RU2593783C2 - Radiographic apparatus for detecting photons with correction of shift - Google Patents

Radiographic apparatus for detecting photons with correction of shift Download PDF

Info

Publication number
RU2593783C2
RU2593783C2 RU2014120971/28A RU2014120971A RU2593783C2 RU 2593783 C2 RU2593783 C2 RU 2593783C2 RU 2014120971/28 A RU2014120971/28 A RU 2014120971/28A RU 2014120971 A RU2014120971 A RU 2014120971A RU 2593783 C2 RU2593783 C2 RU 2593783C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
detection
pulses
frequency
signal
signals
Prior art date
Application number
RU2014120971/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014120971A (en
Inventor
Роланд ПРОКСА
Original Assignee
Конинклейке Филипс Н.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конинклейке Филипс Н.В. filed Critical Конинклейке Филипс Н.В.
Publication of RU2014120971A publication Critical patent/RU2014120971A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2593783C2 publication Critical patent/RU2593783C2/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/17—Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/046—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/40—Imaging
    • G01N2223/419—Imaging computed tomograph

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: image forming device.SUBSTANCE: invention relates to an apparatus for detecting photons, particularly in radiographic imaging systems. Detection unit generates detection signal pulses having a detection signal pulse height being indicative of energy of detected photons, wherein a detection values generation unit generates energy-resolved detection values depending on detection signal pulses. Signal pulse generation unit generates artificial signal pulses having a predefined artificial signal pulse height and a predefined generated rate. Detection values generation unit determines an observed rate being rate of artificial signal pulses having an artificial signal pulse height being larger than a predefined threshold as observed by detection values generation unit and determines an offset of detection signal pulses depending on determined observed rate.EFFECT: high reliability of determining displacement of signal pulse detection.13 cl, 4 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Изобретение относится к устройству обнаружения, способу обнаружения и компьютерной программе обнаружения для обнаружения фотонов. Изобретение также относится к устройству формирования изображений, способу формирования изображений и компьютерной программе формирования изображений для формирования изображения объекта.The invention relates to a detection device, a detection method and a computer detection program for detecting photons. The invention also relates to an image forming apparatus, an image forming method and an image forming computer program for forming an image of an object.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Статья "Medipix2: A 64-k pixel readout chip with 55-μm square elements working in single photon counting mode" by X. Llopart et al., IEEE Transactions on Nuclear Science, volume 49, issue 5, pages 2279 to 2283, October 2002 раскрывает счетчик фотонов, который формирует значения обнаружения в зависимости от обнаруженных фотонов. В частности, материал с прямым преобразованием используется для преобразования фотонов в импульсы сигналов, причем каждый импульс сигнала соответствует единственному фотону, и высота соответствующего импульса сигнала является показателем энергии соответствующего фотона. Импульсы сигналов распределяются по нескольким энергетическим диапазонам, причем для каждого энергетического диапазона формируется значение обнаружения, которое является показателем частоты импульсов сигналов, присвоенных соответствующему энергетическому диапазону.Article "Medipix2: A 64-k pixel readout chip with 55-μm square elements working in single photon counting mode" by X. Llopart et al., IEEE Transactions on Nuclear Science, volume 49, issue 5, pages 2279 to 2283, October 2002 discloses a photon counter that generates detection values depending on the detected photons. In particular, direct conversion material is used to convert photons into signal pulses, with each signal pulse corresponding to a single photon, and the height of the corresponding signal pulse is an indicator of the energy of the corresponding photon. Pulses of signals are distributed over several energy ranges, and for each energy range a detection value is generated, which is an indicator of the frequency of the signal pulses assigned to the corresponding energy range.

Патент США 4058728 раскрывает способ и схему для коррекции сигналов данных камеры гамма-излучения для схемы обработки сигналов. Искусственно формируются импульсы, которые копируют сигналы данных, произведенные на выходе трубок фотоумножителя сцинтилляционной камеры гамма-излучения, и они вставляются во внутреннюю схему обработки камеры гамма-излучения таким образом, чтобы остаться отличимыми от сигналов данных, сформированных трубками фотоумножителя. Посредством отслеживания количества искусственных импульсов, произведенных искусственным образом, и количества импульсов, фактически подсчитанных схемой обработки данных сцинтилляционной камеры гамма-излучения, может быть определен фактор, являющийся показателем потерь сцинтилляционного счетчика в схеме обработки.US patent 4058728 discloses a method and circuit for correcting data signals of a gamma radiation camera for a signal processing circuit. Pulses are artificially generated that copy the data signals produced at the output of the tubes of the photomultiplier of the gamma radiation scintillation chamber, and they are inserted into the internal processing circuit of the gamma radiation chamber so as to remain distinguishable from data signals generated by the tubes of the photomultiplier. By tracking the number of artificial pulses produced artificially and the number of pulses actually calculated by the data processing circuit of the gamma-ray scintillation camera, a factor can be determined that is an indicator of the loss of the scintillation counter in the processing circuit.

Высота импульса сигнала может содержать смещение, вызванное незатухающими токами. Это смещение может привести к искаженному распределению импульсов сигналов по энергетическим диапазонам и, таким образом, к понижению качества сформированных значений обнаружения.The height of the signal pulse may contain bias caused by undamped currents. This bias can lead to a distorted distribution of signal pulses over the energy ranges and, thus, to a decrease in the quality of the generated detection values.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить устройство обнаружения, способ обнаружения и компьютерную программу обнаружения для обнаружения фотонов, которые позволяют надежно определять смещение. Дополнительная задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить устройство формирования изображений, которое содержит устройство обнаружения, и соответствующий способ формирования изображений и компьютерную программу формирования изображений для формирования изображения объекта.An object of the present invention is to provide a detection device, a detection method and a computer detection program for detecting photons that can reliably determine an offset. An additional object of the present invention is to provide an image forming apparatus that comprises a detection device and a corresponding image forming method and an image forming computer program for forming an image of an object.

В первом аспекте настоящего изобретения представлено устройство обнаружения для обнаружения фотонов, причем устройство обнаружения содержитIn a first aspect of the present invention, there is provided a detection device for detecting photons, the detection device comprising

- блок обнаружения для обнаружения фотонов, причем блок обнаружения выполнен с возможностью формировать импульсы сигналов обнаружения, имеющие высоту импульса сигнала обнаружения, являющуюся показателем энергии соответствующего обнаруженного фотона,a detection unit for detecting photons, wherein the detection unit is configured to generate pulses of detection signals having a pulse height of the detection signal, which is an indicator of the energy of the corresponding detected photon,

- блок формирования значений обнаружения для формирования значений обнаружения с разложением на энергетические составляющие в зависимости от импульсов сигналов обнаружения,- a unit for generating detection values for generating detection values with decomposition into energy components depending on the pulses of the detection signals,

- блок формирования импульсов сигналов для формирования импульсов искусственных сигналов, имеющих предопределенную высоту импульса искусственного сигнала и предопределенную сформированную частоту, и для выдачи сформированных импульсов искусственных сигналов блоку формирования значений обнаружения,- a signal pulse generating unit for generating artificial signal pulses having a predetermined artificial signal pulse height and a predetermined generated frequency, and for issuing generated artificial signal pulses to the detection value generating unit,

причем блок формирования значений обнаружения выполнен с возможностью a) принимать импульсы искусственных сигналов, b) определять наблюдаемую частоту, представляющую собой частоту принятых импульсов искусственных сигналов, имеющих высоту импульса искусственного сигнала, которая больше предопределенного первого порога, причем предопределенный первый порог больше предопределенной высоты импульса искусственного сигнала, и c) определять смещение импульсов сигналов обнаружения в зависимости от определенной наблюдаемой частоты импульсов искусственных сигналов.moreover, the unit for generating detection values is configured to a) receive pulses of artificial signals, b) determine the observed frequency, which is the frequency of the received pulses of artificial signals having a pulse height of the artificial signal that is greater than the predetermined first threshold, and the predetermined first threshold is greater than the predetermined height of the artificial pulse signal, and c) determine the offset of the pulses of the detection signals depending on the specific observed frequency of the pulse in artificial signals.

Поскольку предопределенный первый порог (или порог высоты искусственного сигнала) больше предопределенной высоты импульса искусственного сигнала, наблюдаемая частота должна быть очень маленькой или нулевой, если не присутствует смещение, при определении наблюдаемой частоты. С увеличением смещения также увеличится наблюдаемая частота, поскольку вследствие смещения высота импульсов искусственных сигналов будет больше, чем первоначально сформированная, вследствие чего большее количество импульсов искусственных сигналов имеет высоты импульсов искусственных сигналов, которые больше предопределенного порога высоты искусственного сигнала. Таким образом, наблюдаемая частота является надежным показателем для смещения импульсов искусственных сигналов, принятых блоком формирования значений обнаружения, и, таким образом, для смещения импульсов сигнала обнаружения. Смещение импульсов сигналов обнаружения, таким образом, может быть надежно определено в зависимости от определенной наблюдаемой частоты импульсов искусственных сигналов.Since the predetermined first threshold (or the height threshold of the artificial signal) is greater than the predetermined height of the pulse of the artificial signal, the observed frequency must be very small or zero, if there is no bias, when determining the observed frequency. With an increase in the bias, the observed frequency will also increase, since due to the bias, the height of the pulses of the artificial signals will be greater than the originally generated one, as a result of which a greater number of pulses of the artificial signals have heights of the pulses of the artificial signals that are larger than the predetermined threshold of the height of the artificial signal. Thus, the observed frequency is a reliable indicator for the bias of the pulses of the artificial signals received by the detection value generating unit, and thus for the bias of the pulses of the detection signal. The pulse offset of the detection signals can thus be reliably determined depending on the specific observed pulse frequency of the artificial signals.

Блок обнаружения предпочтительно содержит материал с прямым преобразованием, такой как кадмий-церий (CdCe) или кадмий-цинк-теллурид (CZT), для формирования импульсов сигналов обнаружения в зависимости от фотонов, собранных на материале с прямым преобразованием.The detection unit preferably comprises direct conversion material, such as cadmium cerium (CdCe) or cadmium zinc telluride (CZT), for generating pulses of detection signals depending on photons collected on the direct conversion material.

Блок формирования значений обнаружения предпочтительно выполнен с возможностью сравнивать импульсы искусственных сигналов с порогом высоты импульса искусственного сигнала для определения наблюдаемой частоты. Блок формирования значений обнаружения предпочтительно дополнительно выполнен с возможностью сравнивать импульсы сигналов обнаружения с порогами высоты импульса сигнала обнаружения, задающими энергетические диапазоны, чтобы распределить импульсы сигналов обнаружения по энергетическим диапазонам, причем для каждого энергетического диапазона определяется значение обнаружения, являющееся показателем частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных соответствующему энергетическому диапазону. Процедуры сравнения для сравнения импульсов сигналов обнаружения и импульсов искусственных сигналов с соответствующими порогами предпочтительно выполняются компараторами блока формирования значений обнаружения.The detection value generating unit is preferably configured to compare the pulses of the artificial signals with the threshold height of the pulse of the artificial signal to determine the observed frequency. The detection value generating unit is preferably further configured to compare the detection signal pulses with the detection signal pulse height thresholds defining energy ranges to distribute the detection signal pulses over the energy ranges, and for each energy range, a detection value is determined, which is an indicator of the frequency of the detection signal pulses assigned appropriate energy range. The comparison procedures for comparing the pulses of the detection signals and the pulses of the artificial signals with the corresponding thresholds are preferably performed by the comparators of the detection value generating unit.

Наблюдаемая частота предпочтительно представляет собой частоту импульсов искусственных сигналов, имеющих высоту импульса искусственного сигнала, которая больше порога высоты импульса искусственного сигнала, когда высоты импульсов искусственных сигналов сравниваются с порогом высоты импульса искусственного сигнала в блоке формирования значений обнаружения. Сформированная частота относится к соответствующей частоте, сформированной блоком формирования импульсов сигнала.The observed frequency is preferably the frequency of the pulses of the artificial signals having a pulse height of the artificial signal that is greater than the threshold height of the pulse of the artificial signal when the heights of the pulses of the artificial signals are compared with the threshold of the pulse height of the artificial signal in the detection value generating unit. The generated frequency refers to the corresponding frequency generated by the signal pulse generating unit.

Предпочтительно, что высоты импульса сигнала обнаружения меньше предопределенной максимальной высоты импульса сигнала обнаружения, причем порог высоты импульса искусственного сигнала больше максимальной высоты импульса сигнала обнаружения. Это гарантирует, что только импульсы искусственных сигналов, а не импульсы сигналов обнаружения, вносят вклад в наблюдаемую частоту, и тем самым дополнительно улучшается надежность определения смещения.Preferably, the pulse height of the detection signal is less than a predetermined maximum pulse height of the detection signal, and the threshold of the pulse height of the artificial signal is greater than the maximum pulse height of the detection signal. This ensures that only the pulses of the artificial signals, and not the pulses of the detection signals, contribute to the observed frequency, and thereby the reliability of determining the bias is further improved.

Также предпочтительно, что блок формирования значений обнаружения содержит соответствия между наблюдаемыми частотами и смещениями, причем блок формирования значений обнаружения выполнен с возможностью определять смещение на основе соответствий и фактической наблюдаемой частоты. Соответствия могут быть определены посредством калибровочных измерений, в которых наблюдаемая частота определена, в то время как известны смещение и предопределенные сформированные импульсы искусственных сигналов, то есть их высоты импульсов сформированных искусственных сигналов и сформированная частота. Соответствия также могут быть обеспечены как функция между наблюдаемой частотой и смещением, которая может быть основана на теоретических соображениях.It is also preferred that the detection value generating unit comprises correspondences between the observed frequencies and offsets, the detection value generating unit being configured to determine an offset based on the correspondences and the actual observed frequency. Correspondence can be determined by means of calibration measurements in which the observed frequency is determined, while the bias and the predetermined generated pulses of the artificial signals are known, i.e. their pulse heights of the generated artificial signals and the generated frequency. Correspondence can also be ensured as a function between the observed frequency and the bias, which can be based on theoretical considerations.

В частности, блок формирования значений обнаружения может быть выполнен с возможностью i) обеспечивать модель, моделирующую наблюдаемую частоту как произведение a) сформированной частоты импульсов искусственных сигналов и b) вероятности шума, определяющей вероятность того, что шум в импульсах искусственных сигналах больше порога высоты импульса искусственного сигнала минус сформированная искусственная высота импульса и минус смещение, и ii) модифицировать смещение, которое должно быть определено, чтобы отклонения между смоделированной наблюдаемой частотой и фактической наблюдаемой частотой уменьшались, и тем самым определять смещение. Вероятность шума предпочтительно обеспечивается посредством функции вероятности шума. Шум в импульсах искусственных сигналов представляет собой случайную флуктуацию импульсов искусственных сигналов, будучи электронным шумом, который является характеристикой устройства обнаружения, в частности, блока формирования значений обнаружения.In particular, the detection value generating unit may be configured to i) provide a model simulating the observed frequency as the product of a) the generated frequency of the pulses of the artificial signals and b) the probability of noise, which determines the probability that the noise in the pulses of the artificial signals is greater than the threshold height of the artificial pulse signal minus the generated artificial pulse height and minus the bias, and ii) modify the bias that needs to be determined so that the deviations between the simulated the observed frequency and the actual observed frequency decreased, and thereby determine the offset. The noise probability is preferably provided by a noise probability function. The noise in the pulses of artificial signals is a random fluctuation of the pulses of artificial signals, being electronic noise, which is a characteristic of a detection device, in particular, a unit for generating detection values.

Вероятность может быть определена посредством интегрирования соответствующей плотности вероятности как гауссовой плотности вероятности от a) порога высоты импульса искусственного сигнала минус сформированная высота искусственного импульса и минус смещение до b) бесконечности. Это позволяет очень точно определить смещение на основе предположения, что при сравнении высоты импульса искусственного сигнала с порогом высоты импульса искусственного сигнала высота импульса искусственного сигнала является комбинацией первоначальной высоты импульса искусственного сигнала, предопределенной и сформированной блоком формирования импульсов сигналов, шума и смещения.Probability can be determined by integrating the corresponding probability density as a Gaussian probability density from a) the threshold height of the pulse of the artificial signal minus the generated height of the artificial pulse and minus the displacement to b) infinity. This makes it possible to very accurately determine the bias based on the assumption that when comparing the pulse height of the artificial signal with the threshold height of the pulse of the artificial signal, the height of the pulse of the artificial signal is a combination of the initial pulse height of the artificial signal, predetermined and generated by the pulse shaping unit, noise and bias.

Блок формирования значений обнаружения может быть выполнен с возможностью обеспечивать модель, моделирующую эффект наложения, вызванный комбинированным сигналом обнаружения и импульсами искусственных сигналов, имеющими комбинированную высоту импульса сигнала, которая больше порога высоты импульса искусственного сигнала, и корректировать наблюдаемую частоту импульсов искусственных сигналов, которые больше порога высоты импульса искусственного сигнала, на основе модели наложения.The detection value generating unit may be configured to provide a model simulating an overlay effect caused by the combined detection signal and artificial signal pulses having a combined signal pulse height that is greater than the artificial signal pulse height threshold, and adjust the observed frequency of the artificial signal pulses that are greater than the threshold pulse height of the artificial signal, based on the overlay model.

В варианте осуществления блок формирования значений обнаружения выполнен с возможностью формировать значения обнаружения с разложением на энергетические составляющие посредством сравнения импульсов сигналов обнаружения с порогами высоты импульса сигнала обнаружения, задающими энергетические диапазоны, чтобы распределить импульсы сигналов обнаружения по энергетическим диапазонам, и корректировать распределение импульсов сигналов обнаружения на основе смещения, тем самым формируя для каждого энергетического диапазона скорректированное значение обнаружения, являющееся показателем частоты импульсов сигналов обнаружения соответствующего энергетического диапазона. Это позволяет улучшить качество значений обнаружения посредством коррекции распределения по энергетическим диапазонам для смещения.In an embodiment, the detection value generating unit is configured to generate detection values decomposed into energy components by comparing the pulses of the detection signals with thresholds of the height of the pulse of the detection signal defining the energy ranges to distribute the pulses of the detection signals across the energy ranges, and adjust the distribution of the pulses of the detection signals by based bias, thereby forming for each energy range of the correction detection value, which is an indicator of the pulse frequency of the detection signals of the corresponding energy range. This improves the quality of the detection values by correcting the distribution over the energy ranges for the bias.

Предпочтительно блок формирования значений обнаружения выполнен с возможностью определять чувствительность частоты импульсов сигнала обнаружения, присвоенных энергетическому диапазону, к смещению и корректировать частоту импульсов сигнала обнаружения, присвоенных энергетическому диапазону, на основе смещения и определенной чувствительности. Учет чувствительности частоты импульсов сигнала обнаружения, присвоенных энергетическому диапазону, к смещению при коррекции этой частоты дополнительно улучшает качество значений обнаружения.Preferably, the detection value generating unit is configured to determine the sensitivity of the frequency of the pulses of the detection signal assigned to the energy range to the bias and to adjust the frequency of the pulses of the detection signal assigned to the energy range based on the bias and the determined sensitivity. Taking into account the sensitivity of the frequency of the pulses of the detection signal assigned to the energy range to bias when correcting this frequency further improves the quality of the detection values.

Также предпочтительно, что энергетический диапазон задан двумя порогами импульса сигнала обнаружения, первым порогом импульса сигнала обнаружения и вторым порогом импульса сигнала обнаружения, причем блок формирования значений обнаружения выполнен с возможностьюIt is also preferable that the energy range is defined by two thresholds of the pulse of the detection signal, the first threshold of the pulse of the detection signal and the second threshold of the pulse of the detection signal, and the unit for generating detection values is configured to

- определять частоту импульсов сигналов обнаружения энергетического диапазона как разность между a) первой частотой, представляющей собой частоту импульсов сигналов обнаружения, имеющих высоты импульсов сигналов обнаружения, которые больше первого порога высоты импульса сигнала обнаружения и b) второй частотой, представляющей собой частоту импульсов сигналов обнаружения, имеющих высоты импульсов сигналов обнаружения, которые больше второго порога высоты импульса сигнала обнаружения,- determine the frequency of the pulses of the detection signals of the energy range as the difference between a) a first frequency representing the frequency of the pulses of the detection signals having pulse heights of the detection signals that are greater than the first threshold of the height of the pulse of the detection signal and b) a second frequency representing the pulse frequency of the detection signals, having pulse heights of the detection signals that are greater than the second threshold of the height of the pulse of the detection signal,

- определять третью частоту, представляющую собой частоту импульсов сигналов обнаружения, имеющих высоту импульса сигналов обнаружения, которая больше первого порога высоты импульса сигнала для чувствительности, который меньше первого порога высоты импульса сигнала обнаружения,- determine the third frequency, which is the frequency of the pulses of the detection signals having a pulse height of the detection signals, which is greater than the first threshold of the pulse height of the signal for sensitivity, which is less than the first threshold of the pulse height of the detection signal,

- определять четвертую частоту, представляющую собой частоту импульсов сигналов обнаружения, имеющих высоты импульсов сигнала обнаружения, которые больше второго порога высоты импульса сигнала для чувствительности, который меньше второго порога высоты импульса сигнала обнаружения,- determine the fourth frequency, which is the frequency of the pulses of the detection signals having pulse heights of the detection signal that are greater than the second threshold of the pulse height of the signal for sensitivity that is less than the second threshold height of the pulse of the detection signal,

- определять чувствительность частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных энергетическому диапазону, к смещению в зависимости от разности между первой и третьей частотой и разности между второй и четвертой частотой.- determine the sensitivity of the frequency of the pulses of the detection signals assigned to the energy range to bias depending on the difference between the first and third frequency and the difference between the second and fourth frequency.

Смещение высоты импульса сигнала обнаружения может рассматриваться в предположении, что высота импульса сигнала обнаружения не была модифицирована смещением, но пороги высоты импульса сигнала обнаружения, задающие соответствующий энергетический диапазон, были соответственно перемещены. Таким образом, разность между первой и третьей частотами является показателем чувствительности частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных соответствующему энергетическому диапазону, к перемещению первого порога высоты импульса сигнала обнаружения, вызванному смещением, и разность между второй и четвертой частотами является показателем чувствительности частоты сигналов импульсов обнаружения, присвоенных соответствующему энергетическому диапазону, к перемещению второго порога высоты импульса сигнала обнаружения вследствие смещения. Если разность между первой и третьей частотами и разность между второй и четвертой частотами вычесть друг из друга, то результат вычитания является показателем изменения частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных соответствующему энергетическому диапазону, если присутствует смещение. Таким образом, этот результат вычитания может рассматриваться как чувствительность частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных соответствующему энергетическому диапазону, к смещению.The pulse height shift of the detection signal can be considered under the assumption that the pulse height of the detection signal has not been modified by the offset, but the detection height pulse thresholds defining the corresponding energy range have been accordingly moved. Thus, the difference between the first and third frequencies is an indicator of the sensitivity of the frequency of the pulses of the detection signals assigned to the corresponding energy range to the movement of the first threshold height of the pulse of the detection signal caused by the offset, and the difference between the second and fourth frequencies is an indicator of the sensitivity of the frequency of the signals of the detection pulses assigned the corresponding energy range, to the displacement of the second threshold of the height of the pulse of the detection signal after vie shift. If the difference between the first and third frequencies and the difference between the second and fourth frequencies are subtracted from each other, the subtraction result is an indicator of the change in the frequency of the pulses of the detection signals assigned to the corresponding energy range, if there is an offset. Thus, this subtraction result can be considered as the sensitivity of the frequency of the pulses of the detection signals assigned to the corresponding energy range to bias.

В варианте осуществления блок формирования значений обнаружения может быть выполнен с возможностью определять чувствительность частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных соответствующему энергетическому диапазону, к смещению на основе среднего значения a) отношения частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных соответствующему энергетическому диапазону, к ширине соответствующего энергетического диапазона и b) отношения частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных смежному энергетическому диапазону, к ширине смежного энергетического диапазона. Это позволяет определять чувствительность только на основе сравнения высот импульсов сигналов обнаружения с порогами высоты импульса сигнала обнаружения, задающими энергетические диапазоны, без обязательного требования сравнения с дополнительным порогом, таким как упомянутые выше пороги высоты сигнала для чувствительности. В частности, для соответствующего энергетического диапазона может быть определено первое среднее число, которое представляет собой среднее значение между a) отношением частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных соответствующему энергетическому диапазону, к ширине соответствующего энергетического диапазона и b) отношение частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных непосредственно предыдущему энергетическому диапазону, к ширине непосредственно предыдущего энергетического диапазона, и может быть определено второе среднее число, которое представляет собой среднее значение a) отношения частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных соответствующему энергетическому диапазону, к ширине соответствующего энергетического диапазона и b) отношения частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных непосредственно следующему энергетическому диапазону, к ширине непосредственно следующего энергетического диапазона. Чувствительность для соответствующего энергетического диапазона может быть определена посредством вычитания первого и второго средних чисел друг из друга.In an embodiment, the detection value generating unit may be configured to determine the sensitivity of the frequency of the pulses of the detection signals assigned to the corresponding energy range to the offset based on the average value a) the ratio of the frequency of the pulses of the detection signals assigned to the corresponding energy range to the width of the corresponding energy range and b ) the ratio of the pulse frequency of the detection signals assigned to the adjacent energy range to the width ie adjacent energy range. This allows you to determine the sensitivity only by comparing the heights of the pulses of the detection signals with thresholds of the pulse height of the detection signal that sets the energy ranges, without the need to compare with an additional threshold, such as the aforementioned thresholds of the signal height for sensitivity. In particular, for the corresponding energy range, a first average number can be determined, which is the average value between a) the ratio of the frequency of the pulses of the detection signals assigned to the corresponding energy range to the width of the corresponding energy range and b) the ratio of the frequency of the pulses of the detection signals assigned directly to the previous energy range, to the width of the immediately previous energy range, and the second can be determined Independent user number that represents the average value of a) the relationship of signal detection pulse frequency assigned to the relevant energy range corresponding to the width of energy range, and b) the detection signals of the pulse frequency assigned directly to the next energy range, directly next to the width of energy range. The sensitivity for the corresponding energy range can be determined by subtracting the first and second averages from each other.

Блок формирования значений обнаружения может быть выполнен с возможностью корректировать частоту импульсов сигналов обнаружения, присвоенных соответствующему энергетическому диапазону, на основе произведения смещения и чувствительности частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных соответствующему энергетическому диапазону, к смещению. Это позволяет корректировать значения обнаружения относительно простым способом. В частности, для энергетического диапазона произведение смещения и чувствительности может быть добавлено к частоте сигналов импульсов обнаружения, присвоенных энергетическому диапазону, чтобы скорректировать соответствующее значение обнаружения.The detection value generating unit may be configured to adjust the frequency of the pulses of the detection signals assigned to the corresponding energy range based on the product of the bias and the sensitivity of the frequency of the pulses of the detection signals assigned to the corresponding energy range to the bias. This allows you to adjust the detection values in a relatively simple way. In particular, for the energy range, the product of the bias and sensitivity can be added to the frequency of the detection pulse signals assigned to the energy range in order to adjust the corresponding detection value.

Блок формирования значений обнаружения также может быть выполнен с возможностью формировать значения обнаружения с разложением на энергетические составляющие посредством a) коррекции импульсов сигналов обнаружения на основе смещения, b) сравнения импульсов сигнала обнаружения с порогами высоты импульса сигнала обнаружения, задающими энергетические диапазоны, чтобы распределить импульсы сигнала обнаружения по энергетическим диапазонам, и c) формирования для каждого энергетического диапазона значения обнаружения, являющегося показателем частоты импульсов сигналов обнаружения соответствующего энергетического диапазона. Это обеспечивает дополнительную возможность корректировать значения обнаружения в зависимости от смещения относительно простым способом.The detection value generating unit may also be configured to generate detection values with energy decomposition by a) correcting the pulses of the detection signals based on the offset, b) comparing the pulses of the detection signal with thresholds of the height of the detection signal pulses defining the energy ranges to distribute the signal pulses detection by energy ranges, and c) the formation for each energy range of the detection value, which is the display the body of the pulse frequency of the detection signals of the corresponding energy range. This provides an additional opportunity to adjust the detection values depending on the offset in a relatively simple way.

В дополнительном аспекте настоящего изобретения представлено устройство построения изображений для построения изображения объекта, причем устройство построения изображений содержит:In an additional aspect of the present invention, there is provided an imaging apparatus for imaging an object, the imaging apparatus comprising:

- источник фотонов для формирования фотонов, имеющих разные энергии, для прохождения через объект,- a source of photons for the formation of photons having different energies for passing through an object,

- устройство обнаружения для обнаружения фотонов, прошедших через объект, и для формирования значений обнаружения с разложением на энергетические составляющие по пункту 1 формулы изобретения. Источник фотонов предпочтительно представляет собой полихроматический источник рентгеновского излучения, и устройство обнаружения предпочтительно выполнено с возможностью обнаруживать фотоны рентгеновского излучения, прошедшие через объект. Устройство формирования изображений предпочтительно представляет собой систему компьютерной томографии или систему рентгеновского излучения с C-образной консолью, которые позволяют вращать источник фотонов и устройство обнаружения вокруг объекта вдоль траектории, например, расположенной на воображаемом цилиндре или воображаемой сфере. Например, траектория представляет собой круговую или спиральную траекторию.- a detection device for detecting photons transmitted through an object, and for generating detection values with decomposition into energy components according to paragraph 1 of the claims. The photon source is preferably a polychromatic x-ray source, and the detection device is preferably configured to detect x-ray photons transmitted through the object. The imaging device is preferably a computed tomography system or X-ray system with a C-shaped console, which allows you to rotate the photon source and the detection device around the object along a path, for example, located on an imaginary cylinder or an imaginary sphere. For example, a path is a circular or spiral path.

Устройство формирования изображений может содержать блок управления для управления источником фотонов и устройством обнаружения, причем источником фотонов и устройством обнаружения управляют таким образом, что импульсы искусственных сигналов формируются и принимаются блоком формирования значений обнаружения, когда блок обнаружения не обнаруживает фотоны. Это позволяет определять смещение, в то время как устройство обнаружения не облучается фотонами, сформированными источником фотонов. Это уменьшает обычно возможные помехи при определении смещения от фотонов и, таким образом, может дополнительно улучшить надежность определения смещения.The imaging device may include a control unit for controlling the photon source and the detection device, the photon source and the detection device being controlled in such a way that pulses of artificial signals are generated and received by the detection value generating unit when the detection unit does not detect photons. This makes it possible to determine the bias, while the detection device is not irradiated with photons generated by the photon source. This reduces the usually possible interference in determining the offset from the photons and, thus, can further improve the reliability of determining the offset.

Устройство формирования изображений предпочтительно содержит блок воссоздания для воссоздания изображения объекта на основе значений обнаружения с разложением на энергетические составляющие и смещения. В частности, блок воссоздания может быть выполнен с возможностью воссоздавать изображение объекта на основе нескорректированных значений обнаружения с разложением на энергетические составляющие и смещения. Смещение может рассматриваться как сдвиг порогов высоты импульса сигнала обнаружения энергетических диапазонов. Эти сдвинутые пороги могут быть учтены, например, методикой декомпозиции материалов, которая выполняет декомпозицию значений обнаружения на разные компоненты, которые могут являться показателем разных материалов, таких как костная и мягкая ткань, и/или разных физических эффектов, таких как фотоэлектрический эффект, эффект Комптона и K-краевой эффект. Соответствующая методика декомпозиции раскрыта, например, в статье ″K-Edge imaging in x-ray computed tomography using multi-bin photon counting detectors″ by E. Roessl and R. Proksa, Physics in Medicine and Biology, volume 52, pages 4679 to 4696 (2007), которая включена в настоящий документ по ссылке.The image forming apparatus preferably comprises a recreation unit for reconstructing an image of an object based on detection values with decomposition into energy components and displacements. In particular, the recreation unit can be configured to recreate an image of an object based on unadjusted detection values with decomposition into energy components and displacements. The offset can be considered as a shift of the threshold height of the pulse signal detection energy ranges. These shifted thresholds can be taken into account, for example, by the method of decomposition of materials, which decomposes the detection values into different components, which can be an indicator of different materials, such as bone and soft tissue, and / or different physical effects, such as the photoelectric effect, the Compton effect and K-edge effect. An appropriate decomposition technique is disclosed, for example, in ″ K-Edge imaging in x-ray computed tomography using multi-bin photon counting detectors ″ by E. Roessl and R. Proksa, Physics in Medicine and Biology, volume 52, pages 4679 to 4696 (2007), which is incorporated herein by reference.

В дополнительном аспекте настоящего изобретения представлен способ обнаружения для обнаружения фотонов, причем способ обнаружения содержит этапы, на которых:In an additional aspect of the present invention, there is provided a detection method for detecting photons, the detection method comprising the steps of:

- обнаруживают фотоны блоком обнаружения, причем формируются импульсы сигналов обнаружения, имеющие высоту импульса сигнала обнаружения, являющуюся показателем энергии соответствующего обнаруженного фотона,- detect the photons by the detection unit, and the pulses of the detection signals are generated having a pulse height of the detection signal, which is an indicator of the energy of the corresponding detected photon,

- формируют значения обнаружения с разложением на энергетические составляющие в зависимости от импульсов сигналов обнаружения посредством блока формирования значений обнаружения,- generate detection values with decomposition into energy components depending on the pulses of the detection signals by means of a unit for generating detection values,

- формируют импульсы искусственных сигналов, имеющие предопределенную высоту импульса искусственного сигнала и предопределенную сформированную частоту, посредством блока формирования импульсов сигналов и выдают сформированные импульсы искусственных сигналов блоку формирования значений обнаружения,- generate pulses of artificial signals having a predetermined pulse height of the artificial signal and a predetermined generated frequency by means of a signal pulse generating unit and generating generated artificial signal pulses to the detection value generating unit,

причем блок формирования значений обнаружения a) принимает импульсы искусственных сигналов, b) определяет наблюдаемую частоту, представляющую собой частоту принятых импульсов искусственных сигналов, имеющих высоту импульса искусственного сигнала, которая больше предопределенного первого порога, причем предопределенный первый порог больше предопределенной высоты импульса искусственного сигнала, и c) определяет смещение импульсов сигналов обнаружения в зависимости от определенной наблюдаемой частоты импульсов искусственных сигналов.wherein the detection value generating unit a) receives the pulses of the artificial signals, b) determines the observed frequency, which is the frequency of the received pulses of the artificial signals having a pulse height of the artificial signal that is greater than the predetermined first threshold, the predetermined first threshold being greater than the predetermined pulse height of the artificial signal, and c) determines the offset of the pulses of the detection signals depending on the specific observed frequency of the pulses of the artificial signals at.

В дополнительном аспекте настоящего изобретения представлен способ формирования изображений для формирования изображения объекта, причем способ формирования изображений содержит этапы, на которых:In a further aspect of the present invention, there is provided an image forming method for forming an image of an object, the image forming method comprising the steps of:

- формируют фотоны, имеющие разные энергии, для прохождения через объект посредством источника фотонов,- form photons having different energies for passing through an object through a photon source,

- обнаруживают фотоны для формирования значений обнаружения с разложением на энергетические составляющие и определяют смещение по пункту 12 формулы изобретения.- detect photons to form detection values with decomposition into energy components and determine the offset according to paragraph 12 of the claims.

В дополнительном аспекте настоящего изобретения представлена компьютерная программа обнаружения для обнаружения данных обнаружения с разложением на энергетические составляющие, причем компьютерная программа содержит средство программного кода для того, чтобы побудить устройство обнаружения по пункту 1 формулы изобретения выполнять этапы способа обнаружения по пункту 12 формулы изобретения, когда компьютерная программа обнаружения выполняется на компьютере, управляющем устройством обнаружения.In an additional aspect of the present invention, there is provided a computer detection program for detecting energy-sensitive detection data, the computer program comprising program code means for causing the detection device of claim 1 to perform the steps of the detection method of claim 12 when the computer the detection program runs on a computer controlling the detection device.

В дополнительном аспекте настоящего изобретения представлена компьютерная программа формирования изображений для формирования изображения объекта, причем компьютерная программа формирования изображений содержит средство программного кода для того, чтобы побудить устройство формирования изображений по пункту 9 формулы изобретения выполнять этапы способа формирования изображений по пункту 13 формулы изобретения, когда компьютерная программа формирования изображений выполняется на компьютере, управляющем устройством формирования изображений.In an additional aspect of the present invention, there is provided a computer image forming program for forming an image of an object, the computer image forming program comprising program code means for causing the image forming apparatus according to claim 9 to perform the steps of the image forming method according to claim 13 when the computer the imaging program is executed on a computer controlling the imaging device images.

Следует понимать, что устройство обнаружения по пункту 1, устройство формирования изображений по пункту 9, способ обнаружения по пункту 11, способ формирования изображений по пункту 13, компьютерная программа обнаружения по пункту 14 и компьютерная программа формирования изображений по пункту 15 формулы изобретения имеют аналогичные и/или идентичные предпочтительные варианты осуществления, в частности, заданные в зависимых пунктах формулы изобретения.It should be understood that the detection device according to paragraph 1, the image forming device according to paragraph 9, the detection method according to paragraph 11, the image forming method according to paragraph 13, the computer detection program according to paragraph 14 and the computer image forming program according to paragraph 15 of the claims have similar and / or identical preferred embodiments, in particular those specified in the dependent claims.

Следует понимать, что предпочтительный вариант осуществления изобретения также может являться любой комбинацией зависимых пунктов формулы изобретения с соответствующим независимым пунктом формулы изобретения.It should be understood that a preferred embodiment of the invention may also be any combination of the dependent claims with the corresponding independent claim.

Эти и другие аспекты изобретения будут понятны и разъяснены со ссылкой на описанные далее варианты осуществления.These and other aspects of the invention will be understood and explained with reference to the embodiments described below.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Фиг.1 схематично и иллюстративно показывает вариант осуществления устройства формирования изображений для формирования изображений объекта,Figure 1 schematically and illustratively shows an embodiment of an image forming apparatus for imaging an object,

Фиг.2 схематично и иллюстративно показывает вариант осуществления устройства обнаружения для обнаружения фотонов,Figure 2 schematically and illustratively shows an embodiment of a detection device for detecting photons,

Фиг.3 схематично и иллюстративно показывает спектр фотонов, иFigure 3 schematically and illustratively shows a spectrum of photons, and

Фиг.4 иллюстративно показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа формирования изображений для формирования изображения объекта.FIG. 4 illustratively shows a flowchart of an embodiment of an image forming method for imaging an object.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Фиг.1 схематично и иллюстративно показывает устройство формирования изображений для формирования изображения объекта, представляющее собой устройство 12 компьютерной томографии. Устройство 12 компьютерной томографии включает в себя раму 1, которая может вращаться вокруг оси R вращения, проходящей параллельно по отношению к направлению z. Источник 2 фотонов, который в этом варианте осуществления представляет собой полихроматическую рентгеновскую трубку, смонтирован на раме 1. Источник 2 фотонов снабжен коллиматором 3, который в этом варианте осуществления формирует конический пучок 4 излучения из фотонов, сформированных источником 2 фотонов. Фотоны проходят через объект, например, через пациента в зоне 5 исследования, которая в этом варианте осуществления является цилиндрической. После пересечения зоны 5 исследования пучок 4 излучения падает на устройство 6 обнаружения, которое содержит двухмерную поверхность обнаружения. Устройство 6 обнаружения смонтировано на раме 1.Figure 1 schematically and illustratively shows an image forming apparatus for imaging an object, which is a computed tomography device 12. Computed tomography device 12 includes a frame 1 that can rotate about a rotation axis R running parallel to the z direction. The photon source 2, which in this embodiment is a polychromatic x-ray tube, is mounted on the frame 1. The photon source 2 is provided with a collimator 3, which in this embodiment forms a conical beam 4 of radiation from the photons formed by the photon source 2. Photons pass through an object, for example, through a patient in the study zone 5, which in this embodiment is cylindrical. After crossing the study zone 5, the radiation beam 4 falls on the detection device 6, which contains a two-dimensional detection surface. The detection device 6 is mounted on the frame 1.

Устройство 12 компьютерной томографии содержит два двигателя 7, 8. Рама 1 приводится в движение предпочтительно с постоянной, но регулируемой угловой скоростью посредством двигателя 7. Двигатель 8 обеспечен для перемещения объекта, например, пациента, который размещен на столе для пациентов в зоне 5 исследования, параллельно по отношению к направлению оси R вращения или оси z. Этими двигателями 7, 8 управляет блок 9 управления, например, таким образом, что источник 2 фотонов и область 5 исследования перемещаются относительно друг друга вдоль спиральной траектории. Однако также возможно, что объект не перемещается, а вращается только источник 2 фотонов, то есть, источник 2 фотонов движется вдоль круговой траектории относительно объекта или зоны 5 исследования. Кроме того, в другом варианте осуществления коллиматор 3 может быть выполнен с возможностью формировать другую форму пучка, в частности, веерный пучок, и устройство 6 обнаружения может содержать поверхность обнаружения, которая имеет форму, соответствующую другой форме пучка, в частности, веерного пучка.The computed tomography device 12 comprises two motors 7, 8. The frame 1 is preferably driven at a constant but adjustable angular speed by means of a motor 7. A motor 8 is provided for moving an object, such as a patient, which is placed on a patient table in the study area 5, parallel to the direction of the rotation axis R or the z axis. These motors 7, 8 are controlled by a control unit 9, for example, so that the photon source 2 and the study area 5 are moved relative to each other along a spiral path. However, it is also possible that the object does not move, and only the source of 2 photons rotates, that is, the source of 2 photons moves along a circular path relative to the object or study area 5. In addition, in another embodiment, the collimator 3 may be configured to form a different beam shape, in particular a fan beam, and the detection device 6 may include a detection surface that has a shape corresponding to another beam shape, in particular a fan beam.

Во время относительного перемещения источника 2 фотонов и зоны 5 исследования устройство 6 обнаружения формирует значения обнаружения в зависимости от излучения, падающего на поверхность обнаружения устройства 6 обнаружения. Значения обнаружения выдаются блоку 10 воссоздания для воссоздания изображения объекта на основе значений обнаружения. Изображение, воссозданное блоком 10 воссоздания, выдается блоку 11 отображения для отображения воссозданного изображения.During the relative movement of the photon source 2 and the study zone 5, the detection device 6 generates detection values depending on the radiation incident on the detection surface of the detection device 6. Detection values are provided to the recreation unit 10 to recreate the image of the object based on the detection values. The image recreated by the recreation unit 10 is provided to the display unit 11 to display the recreated image.

Блок 9 управления предпочтительно также выполнен с возможностью управлять источником 2 фотонов, устройством 6 обнаружения и блоком 10 воссоздания.The control unit 9 is preferably also configured to control a photon source 2, a detection device 6, and a recreation unit 10.

Фиг.2 схематично и иллюстративно показывает блок 14 обнаружения, блок 15 формирования импульсов сигналов и блок 16 формирования значений обнаружения устройства 6 обнаружения. Блок 14 обнаружения выполнен с возможностью обнаруживать фотоны 13 и формировать импульсы сигнала обнаружения, имеющие высоту импульса сигнала обнаружения, являющуюся показателем энергии соответствующего обнаруженного фотона 13. Блок 15 формирования импульсов сигналов выполнен с возможностью формировать импульсы искусственных сигналов, имеющие предопределенную высоту импульса искусственного сигнала и предопределенную частоту формирования, и обеспечивать сформированные импульсы искусственных сигналов для блока 16 формирования значений обнаружения. Блок 16 формирования значений обнаружения выполнен с возможностью a) принимать импульсы искусственных сигналов, b) определять наблюдаемую частоту, являющуюся частотой принятых импульсов искусственных сигналов, имеющих высоту импульса искусственного сигнала, которая больше предопределенного порога высоты искусственного сигнала, причем порог высоты искусственного сигнала является таким же или больше, чем предопределенная высота импульса искусственного сигнала, и c) определять смещение импульсов сигналов обнаружения в зависимости от определенной наблюдаемой частоты импульсов искусственных сигналов.2 schematically and illustratively shows a detection unit 14, a signal pulse generating unit 15 and a detection value generating unit 16 of the detection device 6. The detection unit 14 is configured to detect photons 13 and generate pulses of a detection signal having a pulse height of a detection signal indicative of the energy of the corresponding detected photon 13. The signal pulse generation unit 15 is configured to generate pulses of artificial signals having a predetermined pulse height of the artificial signal and a predetermined the frequency of formation, and provide the generated pulses of artificial signals for block 16 formation rd detection. The detection value generating unit 16 is configured to a) receive pulses of artificial signals, b) determine the observed frequency, which is the frequency of the received pulses of artificial signals having a pulse height of the artificial signal that is greater than a predetermined threshold of the height of the artificial signal, and the threshold of the height of the artificial signal is the same or greater than the predetermined pulse height of the artificial signal, and c) determine the offset of the pulses of the detection signals depending on the op a specific observed pulse frequency of artificial signals.

Блок 14 обнаружения содержит материал с прямым преобразованием, такой как CdCe или CZT, для формирования импульсов сигналов обнаружения в зависимости от фотонов 13, собранных на материале с прямым преобразованием. Такой блок обнаружения, содержащий материал с прямым преобразованием, например, раскрыт в статье "Recent progress in CdTe and CdZnTe detectors" by T. Takahashi and S. Watanabe, IEEE Transactions on Nuclear Science, volume 48, issue 4, pages 950 to 959, August 2001, которая включена в настоящий документ по ссылке.The detection unit 14 comprises direct conversion material, such as CdCe or CZT, for generating pulses of detection signals depending on photons 13 collected on the direct conversion material. Such a detection unit containing direct conversion material, for example, is disclosed in the article "Recent progress in CdTe and CdZnTe detectors" by T. Takahashi and S. Watanabe, IEEE Transactions on Nuclear Science, volume 48, issue 4, pages 950 to 959, August 2001, which is incorporated herein by reference.

Генератор 15 импульсов сигналов может представлять собой известный генератор импульсов сигналов, такой как серийно выпускаемый генератор импульсов сигналов 81130A от компании Agilent Technologies.The signal pulse generator 15 may be a known signal pulse generator, such as a commercially available 81130A signal pulse generator from Agilent Technologies.

Блок 16 формирования значений обнаружения выполнен с возможностью сравнивать импульсы искусственных сигналов с порогом высоты искусственного сигнала для определения наблюдаемой частоты. Блок 16 формирования значений обнаружения также выполнен с возможностью сравнивать импульсы сигналов обнаружения с порогами высоты сигнала обнаружения, задающими энергетические диапазоны, чтобы распределить импульсы сигналов обнаружения по энергетическим диапазонам, причем для каждого энергетического диапазона значение обнаружения определяется как являющееся показателем частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных соответствующему энергетическому диапазону. Процедуры сравнения для сравнения импульсов сигналов обнаружения и импульсов искусственных сигналов с соответствующими порогами выполняются компараторами блока 16 формирования значений обнаружения. Наблюдаемая частота представляет собой частоту импульсов искусственных сигналов, имеющих высоту импульса искусственного сигнала больше порога высоты искусственного сигнала, когда высоты импульсов искусственных сигналов сравниваются с порогом высоты искусственного сигнала в блоке 16 формирования значений обнаружения посредством использования компараторов. Сформированная частота имеет отношение к предопределенной частоте импульсов искусственных сигналов, сформированных блоком 15 формирования импульсов сигналов.The detection value generating unit 16 is configured to compare the pulses of the artificial signals with the height threshold of the artificial signal to determine the observed frequency. The detection value generating unit 16 is also configured to compare the detection signal pulses with the detection signal height thresholds defining energy ranges to distribute the detection signal pulses over the energy ranges, and for each energy range, the detection value is determined to be an indicator of the pulse frequency of the detection signals assigned to the corresponding energy range. The comparison procedures for comparing the pulses of the detection signals and the pulses of the artificial signals with the corresponding thresholds are performed by the comparators of the detection value generation unit 16. The observed frequency is the frequency of the pulses of the artificial signals having a pulse height of the artificial signal greater than the threshold of the height of the artificial signal, when the heights of the pulses of the artificial signals are compared with the threshold of the height of the artificial signal in the detection value generating unit 16 by using comparators. The generated frequency relates to a predetermined frequency of the pulses of the artificial signals generated by the signal pulse generating unit 15.

Высоты импульсов сигналов обнаружения меньше предопределенной максимальной высоты импульса сигнала обнаружения, и порог высоты искусственного сигнала больше максимальной высоты импульса сигнала обнаружения.The pulse heights of the detection signals are less than the predetermined maximum pulse height of the detection signal, and the artificial signal height threshold is greater than the maximum pulse height of the detection signal.

Блок 16 формирования значений обнаружения содержит соответствия между наблюдаемыми частотами и смещениями, причем блок 16 формирования значений обнаружения выполнен с возможностью определять смещение на основе соответствий и фактической наблюдаемой частоты.The detection value generating unit 16 comprises correspondences between the observed frequencies and offsets, the detection value generating unit 16 being configured to determine an offset based on the correspondences and the actual observed frequency.

Соответствия могут быть определены посредством калибровочных измерений, в которых наблюдаемая частота определяется, в то время как известно смещение, а также известны предопределенные сформированные импульсы искусственных сигналов, то есть их высоты импульсов сформированных искусственных сигналов и сформированная частота. Соответствия могут также быть обеспечены на основе функции между наблюдаемой частотой и смещением, которая может быть основана на теоретических соображениях. В частности, блок 16 формирования значений обнаружения может быть выполнен с возможностью обеспечивать модель, моделирующую наблюдаемую частоту RO как произведение a) сформированной частоты RG импульсов искусственных сигналов и b) вероятности P шума, задающей вероятность того, что шум в импульсах искусственных сигналов больше порога VT высоты искусственного сигнала минус высота VP сформированного искусственного импульса и минус смещение VB. Эта модель наблюдаемой частоты RO может быть описана следующими уравнениями:Correspondence can be determined by means of calibration measurements in which the observed frequency is determined while the bias is known, and also the predetermined generated impulses of the artificial signals, i.e. their pulse heights of the generated artificial signals and the generated frequency, are known. Correspondence can also be provided based on the function between the observed frequency and the bias, which can be based on theoretical considerations. In particular, the detection value generating unit 16 may be configured to provide a model simulating the observed frequency R O as a product of a) the generated pulse frequency R G of the artificial signals and b) the noise probability P, which determines the probability that the noise in the artificial signal pulses is greater the threshold V T of the height of the artificial signal minus the height V P of the generated artificial pulse and minus the offset V B. This model of the observed frequency R O can be described by the following equations:

Figure 00000001
Figure 00000001

Вероятность P может быть определена посредством интегрирования соответствующей плотности вероятности как гауссовой плотности вероятности от порога VT высоты искусственного сигнала минус высота VP сформированного искусственного импульса и минус смещение VB до бесконечности. Полученная в результате гауссова вероятность может быть иллюстративно описана следующим уравнением:The probability P can be determined by integrating the corresponding probability density as a Gaussian probability density from the threshold V T of the height of the artificial signal minus the height V P of the generated artificial pulse and minus the displacement V B to infinity. The resulting Gaussian probability can be illustratively described by the following equation:

Figure 00000002
Figure 00000002

В уравнении (3) предполагался нулевой средний электронный шум с гауссовой формой, причем σΝ обозначает дисперсию шума. Дисперсия шума устройства обнаружения, в частности, блока формирования значений обнаружения может быть измерена заранее известным способом.In equation (3), zero mean electron noise with a Gaussian shape was assumed, with σ Ν denoting noise variance. The noise variance of the detection device, in particular the detection value generating unit, can be measured in a known manner.

Блок 16 формирования значений обнаружения может быть выполнен с возможностью модифицировать смещение VB таким образом, что отклонения между смоделированной наблюдаемой частотой и фактически наблюдаемой частотой, которая была фактически измерена, уменьшаются, и тем самым определяется смещение.The detection value generating unit 16 may be configured to modify the bias V B such that the deviations between the simulated observed frequency and the actually observed frequency that was actually measured are reduced, and thereby the bias is determined.

Блок формирования значений обнаружения может быть выполнен с возможностью обеспечивать модель наложения, моделирующую эффект наложения, вызванный комбинацией импульсов сигнала обнаружения и искусственного сигнала, имеющих высоту комбинированного импульса сигнала, которая больше порога высоты искусственного сигнала, и корректировать наблюдаемую частоту импульсов искусственного сигнала с высотами импульсов искусственного сигнала, которые больше порога высоты искусственного сигнала, на основе модели наложения.The detection value generating unit may be configured to provide an overlay model simulating an overlay effect caused by a combination of detection signal pulses and an artificial signal having a combined signal pulse height that is greater than the artificial signal height threshold, and adjust the observed frequency of the artificial signal pulses with the heights of the artificial pulses signals that are larger than the artificial signal height threshold, based on the overlay model.

Если предполагается, что в блок обнаружения фотоны будут приходить с распределением Пуассона с входным количеством отсчетов RICR, то вероятность PP наложения импульсов искусственных сигналов с импульсами сигналов обнаружения, которые сформированы на основе входящих фотонов, может быть определена следующим уравнением:If it is assumed that photons will come to the detection unit with a Poisson distribution with an input number of samples R ICR , then the probability P P of the superposition of pulses of artificial signals with pulses of detection signals that are generated based on incoming photons can be determined by the following equation:

Figure 00000003
Figure 00000003

где τ обозначает период времени, в котором определение наблюдаемой частоты импульсов искусственных сигналов является чувствительным к наложению. Этот период времени может быть определен заранее посредством калибровочных измерений. Наблюдаемая частота импульсов искусственных сигналов, включающая в себя частоту

Figure 00000004
, созданную наложением, содержит свободную от наложения частоту RO и связанную с наложением частоту PP(RG-RO). Свободная от наложения частота может быть оценена с помощью уравненияwhere τ denotes the period of time in which the determination of the observed pulse frequency of the artificial signals is sensitive to overlap. This time period can be determined in advance by means of calibration measurements. The observed pulse frequency of artificial signals, including the frequency
Figure 00000004
created by the overlay contains an overlay-free frequency R O and an overlay frequency P P (R G -R O ). Overlay-free frequency can be estimated using the equation

Figure 00000005
Figure 00000005

Таким образом, блок формирования значений обнаружения может быть выполнен с возможностью корректировать наблюдаемую частоту импульсов искусственных сигналов с высотами импульсов искусственных сигналов, которые больше порога высоты искусственного сигнала, в соответствии с уравнением (5).Thus, the detection value generating unit can be configured to correct the observed frequency of the pulses of the artificial signals with pulse heights of the artificial signals that are greater than the threshold of the height of the artificial signal, in accordance with equation (5).

Блок 16 формирования значений обнаружения дополнительно выполнен с возможностью формировать значения обнаружения с разложением на энергетические составляющие посредством a) сравнения импульсов сигналов обнаружения с порогами высоты сигнала обнаружения, задающими энергетические диапазоны, чтобы распределить импульсы сигналов обнаружения по энергетическим диапазонам, b) коррекции распределения импульсов сигналов обнаружения на основе смещения и c) формирования для каждого энергетического диапазона значения обнаружения, являющегося показателем частоты импульсов сигналов обнаружения соответствующего энергетического диапазона. В частности, блок 16 формирования значений обнаружения выполнен с возможностью определять чувствительность частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных соответствующему энергетическому диапазону, к смещению и корректировать частоту импульсов сигналов обнаружения, присвоенных соответствующему энергетическому диапазону, на основе смещения и определенной чувствительности. Частота импульсов сигнала обнаружения, присвоенных соответствующему энергетическому диапазону, может быть скорректирована на основе произведения смещения VB и чувствительности Si частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных соответствующему энергетическому диапазону, которая обозначена индексом i, к смещению. Такая коррекция может быть иллюстративно описана следующим уравнением:The detection value generating unit 16 is further configured to generate detection values decomposed into energy components by a) comparing the pulses of the detection signals with thresholds of the height of the detection signal defining energy ranges to distribute the pulses of the detection signals over the energy ranges, b) correcting the distribution of the pulses of the detection signals based on the bias and c) the formation for each energy range of the detection value, which is an indicator of the pulse frequency of the detection signals of the corresponding energy range. In particular, the detection value generating unit 16 is configured to determine the sensitivity of the frequency of the pulses of the detection signals assigned to the corresponding energy range to the bias and to adjust the frequency of the pulses of the detection signals assigned to the corresponding energy range based on the bias and the determined sensitivity. The frequency of the pulses of the detection signal assigned to the corresponding energy range can be adjusted based on the product of the bias V B and the sensitivity S i of the frequency of the pulses of the detection signals assigned to the corresponding energy range, which is indicated by the index i, to the bias. Such a correction can be illustratively described by the following equation:

Figure 00000006
Figure 00000006

где Ci обозначает частоту импульсов сигналов обнаружения, присвоенных i-му энергетическому диапазону до коррекции,

Figure 00000007
обозначает частоту импульсов сигналов обнаружения, присвоенных i-му энергетическому диапазону после коррекции, и Si обозначает чувствительность частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных i-му энергетическому диапазону, к смещению VB.where C i denotes the frequency of the pulses of the detection signals assigned to the i-th energy range before correction,
Figure 00000007
denotes the frequency of the pulses of the detection signals assigned to the i-th energy range after correction, and S i denotes the sensitivity of the frequency of the pulses of the detection signals assigned to the i-th energy range to offset V B.

Чувствительность Si может быть задана следующим уравнением:The sensitivity S i can be defined by the following equation:

Figure 00000008
Figure 00000008

где Ti и Ti+1 обозначают первый и второй пороги высоты импульса сигнала обнаружения i-го энергетического диапазона, NT-количество порогов высоты импульса сигнала обнаружения, и i = 0, 1, 2? …, NT-1. Значения D(Ti) может рассматриваться как плотность частоты импульсов, заданная для некоторого отдельного порога Ti.where T i and T i + 1 denote the first and second thresholds of the pulse height of the detection signal of the i-th energy range, N T is the number of thresholds of the pulse height of the detection signal, and i = 0, 1, 2? ..., N T -1. The values of D (T i ) can be considered as the frequency density of the pulses specified for some individual threshold T i .

Таким образом, чувствительность частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных соответствующему энергетическому диапазону, к смещению может быть определена на основе среднего значения от a) отношения частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных соответствующему энергетическому диапазону, к ширине соответствующего энергетического диапазона и b) отношения частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных смежному энергетическому диапазону, к ширине смежного энергетического диапазона.Thus, the sensitivity of the detection pulse frequency assigned to the corresponding energy range to the offset can be determined based on the average of a) the ratio of the detection pulse frequency assigned to the corresponding energy range to the width of the corresponding energy range and b) the ratio of the detection pulse frequency assigned to the adjacent energy range to the width of the adjacent energy range.

В другом варианте осуществления плотность D(Ti) частоты импульсов также может быть определена следующим уравнением:In another embodiment, the pulse frequency density D (T i ) can also be determined by the following equation:

Figure 00000009
Figure 00000009

В уравнении (9) частота импульсов сигналов обнаружения, имеющих высоты импульсов сигнала обнаружения, которые больше порога Ti высоты импульса сигнала обнаружения, обозначена как Ri, и частота импульсов сигналов обнаружения, имеющих высоты импульсов сигнала обнаружения, которые больше порога TΔi высоты импульса сигнала для чувствительности, который меньше соответствующего порога Ti высоты импульса сигнала обнаружения, обозначена как RΔi. Тогда чувствительность соответствующего энергетического диапазона, которая учитывает плотности частот импульсов на соответствующих двух порогах высоты импульса сигнала обнаружения, то есть, на первом пороге импульса сигнала обнаружения на втором пороге импульса сигнала обнаружения, может быть определена следующим образом.In equation (9), the pulse frequency of the detection signals having pulse heights of the detection signal that are greater than the threshold T i of the pulse height of the detection signal is denoted by R i and the frequency of the pulse of detection signals having pulse heights of the detection signal that are larger than the threshold T Δi of the pulse height a signal for sensitivity that is less than the corresponding threshold T i of the height of the pulse of the detection signal is denoted by R Δi . Then the sensitivity of the corresponding energy range, which takes into account the frequency density of the pulses at the respective two thresholds of the pulse height of the detection signal, that is, at the first threshold of the pulse of the detection signal at the second threshold of the pulse of the detection signal, can be determined as follows.

Частота импульсов сигнала обнаружения соответствующего энергетического диапазона может быть определена как разность между a) первой частотой, являющейся частотой импульсов сигнала обнаружения, имеющих высоты импульсов сигналов обнаружения, которые больше первого порога высоты импульса сигнала обнаружения и b) второй частоты, являющейся частотой импульсов сигналов обнаружения, имеющих высоты импульсов сигнала обнаружения, которые больше второго порога высоты импульса сигнала обнаружения. Определяется третья частота, являющаяся частотой импульсов сигналов обнаружения, имеющих высоту импульса сигнала обнаружения, которая больше первого порога высоты импульса сигнала для чувствительности, который меньше первого порога высоты импульса сигнала обнаружения. Определяется четвертая частота, являющаяся частотой импульсов сигналов обнаружения, имеющих высоты импульсов сигналов обнаружения, которые больше второго порога высоты импульса сигнала для чувствительности, который меньше второго порога высоты импульса сигнала обнаружения. Затем определяется первая плотность частоты импульсов для соответствующего энергетического диапазона посредством вычитания друг из друга первой и третьей частот и деления результата вычитания на разность между первым порогом высоты импульса сигнала обнаружения и первым порогом высоты импульса сигнала для чувствительности. Вторая плотность частоты импульсов может быть определена посредством вычитания друг из друга второй и четвертой частот и деления результата вычитания на разность между вторым порогом импульса сигнала обнаружения и вторым порогом высоты импульса сигнала для чувствительности. Затем может быть определена чувствительность соответствующего энергетического диапазона к смещению как разность между первой и второй плотностями частот импульсов, которые были определены для этого энергетического диапазона.The pulse frequency of the detection signal of the corresponding energy range can be defined as the difference between a) a first frequency, which is the frequency of the pulses of the detection signal having pulse heights of the detection signals that are greater than the first threshold of the height of the pulse of the detection signal and b) a second frequency, which is the pulse frequency of the detection signals, having a height of the pulses of the detection signal, which are greater than the second threshold height of the pulse of the detection signal. A third frequency is determined, which is the frequency of the pulses of the detection signals having a pulse height of the detection signal that is greater than the first threshold of the pulse height of the signal for sensitivity, which is less than the first threshold of the pulse height of the detection signal. The fourth frequency is determined, which is the frequency of the pulses of the detection signals having pulse heights of the detection signals that are greater than the second threshold of the pulse height of the signal for sensitivity, which is less than the second threshold of the pulse height of the detection signal. Then, the first pulse frequency density for the corresponding energy range is determined by subtracting the first and third frequencies from each other and dividing the result of the subtraction by the difference between the first threshold of the pulse height of the detection signal and the first threshold of the pulse height of the signal for sensitivity. The second pulse frequency density can be determined by subtracting the second and fourth frequencies from each other and dividing the result of the subtraction by the difference between the second threshold of the pulse of the detection signal and the second threshold of the height of the pulse of the signal for sensitivity. Then, the sensitivity of the corresponding energy range to the displacement can be determined as the difference between the first and second pulse frequency densities that were determined for this energy range.

Описанная выше коррекция частоты импульсов сигнала обнаружения, присвоенных соответствующему энергетическому диапазону, основана на понимании, что смещение высот импульсов сигналов обнаружения может рассматриваться как сдвиг первого и второго порогов высоты импульса сигнала обнаружения соответствующего энергетического диапазона. Коррекция, которая следует из этого понимания, будет проиллюстрирована далее со ссылкой на фиг.3.The above correction of the frequency of the pulses of the detection signal assigned to the corresponding energy range is based on the understanding that the shift of the heights of the pulses of the detection signals can be considered as the shift of the first and second thresholds of the height of the pulse of the detection signal of the corresponding energy range. The correction that follows from this understanding will be illustrated hereinafter with reference to FIG.

Фиг.3 показывает распределение n импульсов сигналов обнаружения по высотам V импульсов сигналов обнаружения. Пороги высоты импульса сигнала обнаружения для соответствующего энергетического диапазона обозначены T1 и T2. Все импульсы сигналов обнаружения, имеющие высоты импульсов сигнала обнаружения между порогами высоты импульса сигнала обнаружения T1 и T2, должны быть присвоены соответствующему энергетическому диапазону. Однако из-за смещения пороги T1 и T2 сдвигаются к порогам TB1 и TB2. Нескорректированная частота, которая была первоначально присвоена соответствующему энергетическому диапазону, таким образом, соответствует импульсам сигналов обнаружения, имеющим высоты сигналов обнаружения между смещенными порогами TB1 и TB2. Чтобы скорректировать частоту сигналов импульсов обнаружения, присвоенных соответствующему энергетическому диапазону, из первоначально присвоенной частоты должна быть вычтена частота между порогами TB1 и T1, и частота между порогами TB2 и T2 должна быть добавлена к первоначально присвоенной частоте. Эта коррекция отражена уравнениями (6) и (7).Figure 3 shows the distribution of n pulses of the detection signals along the heights of V pulses of the detection signals. The threshold heights of the detection signal for the corresponding energy range are indicated by T 1 and T 2 . All pulses of the detection signals having pulse height of the detection signal between thresholds of the pulse height of the detection signal T 1 and T 2 must be assigned to the corresponding energy range. However, due to the bias, the thresholds T 1 and T 2 are shifted to the thresholds T B1 and T B2 . The uncorrected frequency that was originally assigned to the corresponding energy range thus corresponds to pulses of detection signals having detection signal heights between offset thresholds T B1 and T B2 . In order to adjust the frequency of the detection pulse signals assigned to the corresponding energy range, the frequency between the thresholds T B1 and T 1 must be subtracted from the originally assigned frequency, and the frequency between the thresholds T B2 and T 2 must be added to the originally assigned frequency. This correction is reflected by equations (6) and (7).

В другом варианте осуществления блок формирования значений обнаружения также может быть выполнен с возможностью формировать значения обнаружения с разложением на энергетические составляющие посредством a) коррекции импульсов сигналов обнаружения на основе смещения, b) сравнения импульсов сигналов обнаружения с порогами высоты импульса сигнала обнаружения, задающими энергетические диапазоны, чтобы распределить импульсы сигналов обнаружения по энергетическим диапазонам, и c) формирования для каждого энергетического диапазона значения обнаружения, являющегося показателем частоты импульсов сигналов обнаружения соответствующего энергетического диапазона. В частности, перед распределением импульсов сигналов обнаружения по энергетическим диапазонам смещение может быть вычтено из высот импульсов сигналов обнаружения.In another embodiment, the detection value generating unit may also be configured to generate energy decomposition detection values by a) correcting the impulses of the detection signals based on the bias, b) comparing the impulses of the detection signals with the detection height thresholds of the detection signal defining the energy ranges, to distribute the pulses of the detection signals over the energy ranges, and c) the formation for each energy range is detection, which is an indicator of the pulse frequency of the detection signals of the corresponding energy range. In particular, before the distribution of the pulses of the detection signals over the energy ranges, the offset can be subtracted from the heights of the pulses of the detection signals.

Блок 9 управления может быть выполнен с возможностью управлять источником 2 фотонов и устройством 6 обнаружения таким образом, что импульсы искусственных сигналов формируются и принимаются блоком 16 формирования значений обнаружения только тогда, когда блок 14 обнаружения не обнаруживает фотоны. В частности, источник 2 фотонов может представлять собой рентгеновскую трубку с электродом переключателя решетки, причем переключатель решетки может использоваться для блокирования потока фотонов от рентгеновской трубки для измерения смещения, то есть для определения смещения. Эти измерения смещения могут быть вставлены в последовательность формирования изображений для отслеживания дрейфа отклонения, то есть смещения. Например, непосредственно перед периодом излучения, непосредственно после периода излучения или между двумя периодами излучения, в которых обнаружены фотоны, которые прошли через объект, может быть выполнено измерение смещения. В другом варианте осуществления вместо рентгеновской трубки с электродом переключателя решетки может использоваться другой механизм для временного выключения источника фотонов. Например, источник фотонов может представлять собой стандартную рентгеновскую трубку, которая может быть включена и выключена. Или перед источником фотонов может использоваться затвор, который позволяет временно блокировать поток фотонов для выполнения измерения смещения. Если поток фотонов может быть остановлен, чтобы выполнить измерение смещения, никакой дополнительный пороговый блок не требуется для выполнения измерения смещения, но регулярная пара порог/счетчик, которая используется для определения энергетических диапазонов, по которым распределяются импульсы сигналов обнаружения, может быть перепрограммирована для выполнения измерения смещения. Могут использоваться несколько пар для расширения диапазона измерения смещения и/или увеличения точности.The control unit 9 may be configured to control the photon source 2 and the detection device 6 in such a way that pulses of artificial signals are generated and received by the detection value generating unit 16 only when the detection unit 14 does not detect photons. In particular, the photon source 2 can be an X-ray tube with an electrode of a grating switch, wherein the grating switch can be used to block the photon flux from the X-ray tube to measure the displacement, i.e., to determine the displacement. These bias measurements can be inserted into the imaging sequence to track the drift of the bias, i.e. the bias. For example, immediately before a radiation period, immediately after a radiation period, or between two radiation periods in which photons that have passed through an object are detected, an offset measurement can be performed. In another embodiment, instead of an x-ray tube with an electrode of the grating switch, another mechanism may be used to temporarily turn off the photon source. For example, the photon source may be a standard x-ray tube that can be turned on and off. Or, a shutter can be used in front of the photon source, which allows you to temporarily block the photon flux to perform bias measurements. If the photon flux can be stopped to perform a bias measurement, no additional threshold block is required to perform bias measurements, but a regular threshold / counter pair, which is used to determine the energy ranges over which the detection pulses are distributed, can be reprogrammed to measure displacement. Multiple pairs can be used to extend the range of bias measurement and / or increase accuracy.

В другом варианте осуществления блок формирования значений обнаружения просто распределяет импульсы сигналов обнаружения по энергетическим диапазонам без коррекции этого распределения относительно смещения. Вместо этого блок 10 воссоздания выполнен с возможностью учитывать сдвинутые пороги высоты импульса сигнала обнаружения, которые могут рассматриваться как сдвинутые на определенную величину смещение, при воссоздании изображения объекта на основе нескорректированных значений обнаружения с разложением на энергетические составляющие. Например, блок 10 воссоздания может быть выполнен с возможностью выполнять декомпозицию значений обнаружения на разные компонентные значения обнаружения, которые соответствуют разным компонентам объекта. Эти разные компоненты, например, связаны с разными физическими эффектами, такими как эффект Комптона, фотоэлектрический эффект и K-краевой эффект, и/или разные компоненты могут быть связаны с разными материалами, такими как костные, мягкие ткани человека и так далее. Например, блок воссоздания может использовать метод декомпозиции, раскрытый в статье "K-Edge imaging in x-ray computed tomography using multi-bin photon counting detectors" by E. Roessl and R. Proksa, Physics in Medicine and Biology, Volume 52, pages 4679 to 4696 (2007), которая включена в настоящий документ по ссылке.In another embodiment, the detection value generating unit simply distributes the pulses of the detection signals over the energy ranges without correcting this distribution with respect to the offset. Instead, the recreation unit 10 is configured to take into account shifted thresholds of the height of the pulse of the detection signal, which can be considered as offset by a certain amount, when reconstructing an object image based on unadjusted detection values with decomposition into energy components. For example, the recreation unit 10 may be configured to decompose the detection values into different component detection values that correspond to different components of the object. These different components, for example, are associated with different physical effects, such as the Compton effect, the photoelectric effect and the K-edge effect, and / or different components can be associated with different materials, such as bone, soft tissues of a person and so on. For example, a recreation unit may use the decomposition method described in the article "K-Edge imaging in x-ray computed tomography using multi-bin photon counting detectors" by E. Roessl and R. Proksa, Physics in Medicine and Biology, Volume 52, pages 4679 to 4696 (2007), which is incorporated herein by reference.

В варианте осуществления декомпозиция выполняется в соответствии со следующим уравнением, которое основано на инверсии физической модели, описывающей процесс измерения:In an embodiment, the decomposition is performed in accordance with the following equation, which is based on the inverse of a physical model that describes the measurement process:

Figure 00000010
Figure 00000010

где Ci обозначает нескорректированную частоту импульсов сигналов обнаружения в i-ом энергетическом диапазоне, Bi(E) обозначает спектральную чувствительность i-го энергетического диапазона, F(E) обозначает спектр источника фотонов, j - индекс для Mj разных компонентов, Aj обозначает линейный интеграл значений поглощения по j-му компоненту, и Pj(E) обозначает спектральное поглощение j-го компонента. Пороги TEi и TEi+1 определяют i-й энергетический диапазон и сдвинуты в соответствии с определенным смещением, то есть определенное смещение высот импульсов сигналов обнаружения соответствует сдвигу энергетических порогов, определяющих энергетический диапазон. Если этот определенный энергетический сдвиг составляет ΔE, и если без учета сдвига пороги равны TWi и TWi+1, соответственно, то сдвинутые пороги могут быть определены как TEi = TWi - ΔE и TEi+1 = TWi+1 - ΔE. Поскольку модель может быть применена к каждому измерению индивидуально, для каждого измерения может использоваться индивидуальное смещение.where C i denotes the uncorrected pulse frequency of the detection signals in the i-th energy range, B i (E) denotes the spectral sensitivity of the i-th energy range, F (E) denotes the spectrum of the photon source, j is the index for M j of different components, A j denotes the linear integral of the absorption values over the jth component, and P j (E) denotes the spectral absorption of the jth component. The thresholds TE i and TE i + 1 determine the i-th energy range and are shifted in accordance with a certain offset, that is, a certain shift in the heights of the pulses of the detection signals corresponds to a shift in the energy thresholds defining the energy range. If this specific energy shift is ΔE, and if, without taking into account the shift, the thresholds are equal to TW i and TW i + 1 , respectively, then the shifted thresholds can be defined as TE i = TW i - ΔE and TE i + 1 = TW i + 1 - ΔE. Since the model can be applied to each dimension individually, an individual offset can be used for each dimension.

Если количество энергетических диапазонов по меньшей мере равно количеству компонентов, система уравнений может быть решена с помощью известных численных методов, причем величины Bi(E), F(E) и Pj(E) известны, и результатами решения системы уравнений являются линейные интегралы Aj. Спектр излучения F(E) и спектральная чувствительность Bi(E) представляют собой характеристики системы формирования изображений и известны, например, из соответствующих измерений. Спектральное поглощение Pj(E) компонентов, например, спектральное поглощение костной и мягкой тканей также известно из измерений и/или из литературы.If the number of energy ranges is at least equal to the number of components, the system of equations can be solved using known numerical methods, the quantities B i (E), F (E) and P j (E) being known, and the results of solving the system of equations are linear integrals A j . The emission spectrum F (E) and spectral sensitivity B i (E) are characteristics of an imaging system and are known, for example, from corresponding measurements. The spectral absorption of the P j (E) components, for example, the spectral absorption of bone and soft tissue, is also known from measurements and / or from the literature.

Подвергнутые декомпозиции значения обнаружения в этом варианте осуществления представляют собой подвергнутые декомпозиции данные проекции, то есть линейные интегралы Aj, каждый из которых может использоваться для воссоздания компьютерного томографического изображения объекта, таким образом, например, для каждого компонента может быть воссоздано компонентное изображение объекта. Например, могут быть воссозданы комптоновское компонентное изображение, фотоэлектрическое компонентное изображение и/или K-краевое компонентное изображение. Для воссоздания изображения на основе данных проекции могут использоваться известные методики воссоздания, такие как обратная проекция с фильтрацией, обратное преобразование Радона и так далее.The decomposed detection values in this embodiment are the decomposed projection data, that is, the linear integrals A j , each of which can be used to recreate a computer tomographic image of the object, thus, for example, a component image of the object can be recreated for each component. For example, a Compton component image, a photoelectric component image and / or a K-edge component image can be recreated. To recreate an image based on projection data, known reconstruction techniques can be used, such as reverse projection with filtering, inverse Radon transform, and so on.

Далее будет иллюстративно описан вариант осуществления способа формирования изображений для формирования изображения объекта со ссылкой на блок-схему последовательности операций, показанную на фиг.4.Next, an embodiment of an image forming method for generating an image of an object will be illustrated with reference to a flowchart shown in FIG. 4.

На этапе 101 источник 2 фотонов формирует фотоны, имеющие различные энергии, в то время как источник 2 фотонов и объект перемещаются относительно друг друга, чтобы дать возможность фотонам пройти через объект в различных направлениях. В частности, источник 2 фотонов перемещается вдоль круговой или спиральной траектории вокруг объекта, в то время как блок 14 обнаружения обнаруживает фотоны, которые прошли через объект.At step 101, the photon source 2 generates photons having different energies, while the photon source 2 and the object move relative to each other to allow photons to pass through the object in different directions. In particular, the photon source 2 moves along a circular or spiral path around the object, while the detection unit 14 detects photons that have passed through the object.

На этапе 102 блок 14 обнаружения формирует импульсы сигналов обнаружения, имеющие высоту импульсов сигналов обнаружения, являющуюся показателем энергии соответствующего обнаруженного фотона. Например, материал с прямым преобразованием может использоваться для преобразования соответствующего фотона в импульс сигнала обнаружения, имеющий высоту импульса сигнала обнаружения, являющуюся показателем энергии соответствующего обнаруженного фотона. Перед формированием, во время формирования или после формирования импульсов сигналов обнаружения на этапе 103 блок 15 формирования импульсов сигналов формирует импульсы искусственных сигналов, имеющие предопределенную высоту импульса искусственного сигнала и предопределенную сформированную частоту, причем сформированные импульсы искусственных сигналов выдаются блоку 16 формирования значений обнаружения. Также импульсы сигналов обнаружения выдаются блоку 16 формирования значений обнаружения.At step 102, the detection unit 14 generates pulses of the detection signals having a pulse height of the detection signals, which is a measure of the energy of the corresponding detected photon. For example, direct conversion material can be used to convert the corresponding photon into a pulse of a detection signal having a pulse height of a detection signal, which is a measure of the energy of the corresponding detected photon. Before generation, during generation or after generation of the detection signal pulses, at step 103, the signal pulse generation unit 15 generates artificial signal pulses having a predetermined artificial signal pulse height and a predetermined generated frequency, the generated artificial signal pulses being issued to the detection value generating unit 16. Also, pulses of the detection signals are provided to the detection value generating unit 16.

На этапе 104 блок 16 формирования значений обнаружения формирует значения обнаружения с разложением на энергетические составляющие в зависимости от принятых импульсов сигналов обнаружения. В частности, высоты импульсов сигналов обнаружения сравниваются с порогами высоты импульса сигнала обнаружения, задающими энергетические диапазоны, чтобы распределить импульсы сигналов обнаружения по энергетическим диапазонам. Поскольку импульсы сигнала обнаружения, вероятно, будут искажены посредством смещения, которое может быть вызвано незатухающими токами, при сравнении высот импульсов сигналов обнаружения с порогами высоты импульса сигнала обнаружения качество распределения импульсов сигнала обнаружения по энергетическим диапазонам и, таким образом, сформированных значений обнаружения с разложением на энергетические составляющие может снизиться.At step 104, the detection value generating unit 16 generates detection values decomposed into energy components depending on the received pulses of the detection signals. In particular, the heights of the pulses of the detection signals are compared with thresholds of the height of the pulses of the detection signal defining energy ranges in order to distribute the pulses of the detection signals over the energy ranges. Since the pulses of the detection signal are likely to be distorted by the bias that may be caused by undamped currents, when comparing the heights of the pulses of the detection signals with the thresholds of the height of the detection signal pulses, the quality of the distribution of the pulses of the detection signal over the energy ranges and, thus, the generated detection values with a decomposition into energy components may decrease.

На этапе 105 блок 16 формирования значений обнаружения определяет наблюдаемую частоту, являющуюся частотой принятых импульсов искусственных сигналов, имеющих высоту импульса искусственного сигнала, которая больше предопределенного порога высоты искусственного сигнала, причем порог высоты искусственного сигнала является таким же или больше, чем предопределенная высота импульса искусственного сигнала. Кроме того, в этом варианте осуществления предопределенная высота импульса искусственного сигнала больше самой большой ожидаемой высоты импульса сигнала обнаружения, заданной максимальной возможной энергией фотонов, сформированных источником фотонов в соответствии с фактическими рабочими настройками источника фотонов. Затем блок формирования значений обнаружения определяет смещение высот импульсов сигналов обнаружения в зависимости от определенной наблюдаемой частоты импульсов искусственных сигналов.In step 105, the detection value generating unit 16 determines the observed frequency, which is the frequency of the received pulses of the artificial signals having an artificial signal pulse height that is greater than a predetermined artificial signal height threshold, and the artificial signal height threshold is the same or greater than a predetermined artificial signal pulse height . Furthermore, in this embodiment, the predetermined pulse height of the artificial signal is greater than the largest expected pulse height of the detection signal given by the maximum possible photon energy generated by the photon source in accordance with the actual operating settings of the photon source. Then, the detection value generating unit determines a shift in the heights of the pulses of the detection signals depending on the specific observed pulse frequency of the artificial signals.

На этапе 106 распределение импульсов сигналов обнаружения по энергетическим диапазонам корректируется посредством использования определенного смещения для формирования скорректированных значений обнаружения с разложением на энергетические составляющие. На этапе 107 блок 10 воссоздания воссоздает изображение объекта на основе скорректированных значений обнаружения с разложением на энергетические составляющие, например, посредством использования алгоритмов воссоздания компьютерной томографии, таких как алгоритм обратной проекции с фильтрацией, причем на этапе 108 изображение показывается на блоке 11 отображения.At step 106, the distribution of the pulses of the detection signals over the energy ranges is corrected by using a specific bias to generate the corrected detection values decomposed into energy components. In step 107, the recreation unit 10 reconstructs the image of the object based on the corrected detection values with energy decomposition, for example, by using computerized tomography reconstruction algorithms, such as a back-projection algorithm with filtering, and in step 108, the image is displayed on the display unit 11.

Этапы 102-106 могут рассматриваться как этапы способа обнаружения для обнаружения фотонов.Steps 102-106 may be considered as steps of a detection method for detecting photons.

Хотя в варианте осуществления способа формирования изображений, описанного выше со ссылкой на фиг.4, способ формирования изображений содержит некоторую последовательность этапов, в других вариантах осуществления последовательность этапов может быть другой. В частности, в других вариантах осуществления последовательность может содержать другие этапы. Например, формирование импульсов искусственных сигналов и определение смещения на основе импульсов искусственных сигналов могут быть выполнены, пока блок обнаружения не обнаруживает фотоны. Кроме того, в варианте осуществления значения обнаружения не корректируются на основе смещения, но блок воссоздания учитывает смещение посредством выполнения воссоздания со сдвинутыми порогами высоты импульса сигнала обнаружения на основе сформированных значений обнаружения, причем сдвиг вызван смещением.Although in the embodiment of the image forming method described above with reference to FIG. 4, the image forming method comprises a certain sequence of steps, in other embodiments, the sequence of steps may be different. In particular, in other embodiments, the sequence may comprise other steps. For example, generating pulses of artificial signals and determining an offset based on pulses of artificial signals can be performed until the detection unit detects photons. Furthermore, in an embodiment, the detection values are not corrected based on the bias, but the recreation unit takes into account the bias by performing the reconstruction with shifted threshold heights of the pulse of the detection signal based on the generated detection values, the shift being caused by the bias.

Счетчик фотонов может иметь омические контакты и страдать от изменения незатухающих токов. Несколько физических эффектов в материале с прямым преобразованием, таком как CdCe или CZT, могут вызвать изменение этого очень низкочастотного тока. В электронике устройства обнаружения этот ток имеет эффект и может быть смоделирован как отклонение или смещение постоянного тока (DC). Смещение DC фактически может рассматриваться как сдвиг порогов для энергетических диапазонов и может вызвать серьезное искажение полученной информации. Поэтому устройство формирования изображений, в частности, устройство обнаружения предпочтительно выполнено с возможностью измерять компонент отклонения, относящийся к незатухающему току, то есть смещение, для измерения чувствительности, то есть потенциального воздействия, к компоненту смещения, и выполнять коррекцию полученных данных, то есть коррекцию распределения импульсов сигналов обнаружения по энергетическим диапазонам.The photon counter may have ohmic contacts and suffer from changes in undamped currents. Several physical effects in a material with direct conversion, such as CdCe or CZT, can cause this very low frequency current to change. In the electronics of the detection device, this current has an effect and can be modeled as a deviation or a DC bias. The DC bias can actually be considered as a threshold shift for the energy ranges and can cause serious distortion of the received information. Therefore, the imaging device, in particular, the detection device, is preferably configured to measure the deviation component related to the undamped current, i.e., the bias, to measure the sensitivity, that is, the potential impact, to the bias component, and to perform correction of the received data, i.e., distribution correction pulses of detection signals over energy ranges.

Устройство обнаружения предпочтительно имеет средство добавления электронных импульсов, то есть блок формирования импульсов сигналов для формирования импульсов искусственных сигналов с четко определенным зарядом и частотой повторения для ввода во внешнюю электронику, для ввода в блок формирования значений обнаружения. Эффективная энергия этих электронных импульсов предпочтительно выше максимальной энергии фотонов, обеспечиваемой источником фотонов в соответствующей процедуре формирования изображений. Пара порог/счетчик может использоваться для подсчета этих электронных импульсов. Порог предпочтительно выбирается так, что он выше эффективной энергии электронных импульсов, то есть предопределенной высоты импульса сформированного искусственного сигнала. Без смещения в сигнале счетчик не подсчитал бы или подсчитал бы очень мало импульсов сигнала, то есть если только шум поверх импульса достаточно высок, чтобы достигнуть соответствующего порога. С увеличением смещения все больше импульсов достигнет порога и сформирует подсчеты. Таким образом, количество зарегистрированных подсчетов может рассматриваться как показатель смещения. На основе калибровки или из теоретических соображений смещение может быть оценено для заданных зарегистрированных подсчетов в этой паре порог/счетчик. Возможное влияние наложения с импульсами сигнала обнаружения, сформированными материалом с прямым преобразованием блока обнаружения, может быть проигнорировано, скорректировано на основе модели наложения, или поток фотонов может быть остановлен во время измерения, чтобы избежать эффекта наложения.The detection device preferably has a means of adding electronic pulses, that is, a pulse shaping unit for generating pulses of artificial signals with a well-defined charge and repetition rate for input into external electronics, for input into the unit for generating detection values. The effective energy of these electron pulses is preferably higher than the maximum photon energy provided by the photon source in the corresponding imaging procedure. A threshold / counter pair can be used to count these electronic pulses. The threshold is preferably selected so that it is higher than the effective energy of the electronic pulses, that is, the predetermined pulse height of the generated artificial signal. Without a bias in the signal, the counter would not have counted or counted very few signal pulses, that is, if the noise above the pulse is high enough to reach the corresponding threshold. With an increase in bias, more and more pulses reach the threshold and form counts. Thus, the number of recorded counts can be considered as an indicator of bias. Based on calibration or theoretical considerations, the bias can be estimated for given recorded counts in this threshold / counter pair. The possible effect of overlapping with the detection signal pulses generated by the material with direct conversion of the detection unit can be ignored, adjusted based on the overlay model, or the photon flux can be stopped during the measurement to avoid the overlay effect.

Знание смещения может непосредственно привести к этапу коррекции, но также может быть выгодно измерить чувствительность энергетического диапазона к смещению. Снова ссылаясь на фиг.3, которая иллюстративно показывает спектр и один энергетический диапазон, ограниченный порогами T1 и T2, смещение может фактически сместить эти пороги к порогам TB1 и TB2. Этот сдвиг может вызвать ситуацию, в которой фотоны в интервале [TΒ1, Τ1] могут быть ошибочно подсчитаны, в то время как фотоны в интервале [TΒ2, Τ2] не подсчитываются. Эти дополнительные подсчеты и потери могут быть оценены, например, если известны частота импульсов вокруг T1 и T2 и смещение. Хорошая оценка плотности частоты импульсов вблизи порога может быть получена из дополнительного измерения с помощью пары порог/счетчик, для которой порог находится близко к T1 или T2, соответственно. В частности, плотность частоты импульсов на пороге Ti может быть оценена в соответствии с уравнением (9).Knowing the bias can directly lead to the correction step, but it can also be beneficial to measure the sensitivity of the energy range to the bias. Referring again to FIG. 3, which illustratively shows the spectrum and one energy range limited by thresholds T 1 and T 2 , an offset can actually shift these thresholds to thresholds T B1 and T B2 . This shift can cause a situation in which photons in the interval [T Β 1 , Τ 1 ] can be erroneously counted, while photons in the interval [T Β 2 , Τ 2 ] are not counted. These additional calculations and losses can be estimated, for example, if the pulse frequency around T 1 and T 2 and the offset are known. A good estimate of the pulse frequency density near the threshold can be obtained from an additional measurement using a threshold / counter pair for which the threshold is close to T 1 or T 2 , respectively. In particular, the pulse frequency density at the threshold T i can be estimated in accordance with equation (9).

В варианте осуществления устройство обнаружения основано на счетчике фотонов, описанном в упомянутой выше статье X. Llopart и др., причем дополнительный генератор импульсов сигналов для формирования импульсов искусственных сигналов вводит импульсы искусственных сигналов на вход электроники детектора, который сравнивает сигналы с порогами и подсчитывает сигналы для формирования значений обнаружения, и который может, таким образом, рассматриваться как по меньшей мере часть блока формирования значений обнаружения. Блок формирования значений обнаружения может дополнительно содержать вычислительный блок, такой как микроконтроллер, для управления устройством обнаружения и/или для выполнения вычислений, в частности, в соответствии с описанными выше уравнениями.In an embodiment, the detection device is based on a photon counter described in the above article by X. Llopart et al. Wherein an additional signal pulse generator for generating artificial signal pulses introduces artificial signal pulses to the input of the detector electronics, which compares the signals with thresholds and counts the signals for generating detection values, and which may thus be considered as at least a portion of the detection value generating unit. The detection value generating unit may further comprise a computing unit, such as a microcontroller, for controlling the detection device and / or for performing calculations, in particular, in accordance with the equations described above.

Другие изменения раскрытых вариантов осуществления могут быть понятны специалистам в данной области техники и реализованы ими при осуществлении заявленного изобретения на основании изучения чертежей, раскрытия и приложенной формулы изобретения.Other changes to the disclosed embodiments may be understood by those skilled in the art and implemented by them in the practice of the claimed invention based on a study of the drawings, disclosure and appended claims.

В формуле изобретения слово ″содержащий″ не исключает другие элементы или этапы, а использование единственного числа не исключает множества.In the claims, the word "comprising" does not exclude other elements or steps, and the use of the singular does not exclude the plural.

Один блок или устройство может выполнять функции нескольких элементов, изложенных в формуле изобретения. Сам факт того, что некоторые меры изложены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинация этих мер не может использоваться для достижения преимущества.One unit or device can perform the functions of several elements set forth in the claims. The fact that some measures are set forth in mutually different dependent claims does not indicate that a combination of these measures cannot be used to achieve an advantage.

Операции, такие как операции сравнения, определение смещения, коррекция значений обнаружения, то есть распределение импульсов сигнала обнаружения по энергетическим диапазонам, операции восстановления и так далее, выполняемые одним или несколькими блоками или устройствами, могут быть выполнены любым другим количеством блоков или устройств. Эти операции и/или управляющие действия устройства формирования изображений в соответствии со способом формирования изображений и/или управляющие действия устройства обнаружения в соответствии со способом обнаружения могут быть реализованы как средство программного кода компьютерной программы и/или как специализированные аппаратные средства.Operations such as comparison operations, bias determination, correction of detection values, that is, the distribution of pulses of the detection signal over energy ranges, restoration operations, and so on, performed by one or more blocks or devices, can be performed by any other number of blocks or devices. These operations and / or control actions of the image forming apparatus in accordance with the image forming method and / or control actions of the detection apparatus in accordance with the detection method can be implemented as computer program code means and / or as specialized hardware.

Компьютерная программа может храниться/распространяться на подходящем носителе, таком как оптический носитель данных или полупроводниковый носитель, представленный вместе с другими аппаратными средствами или как их часть, но также может распространяться в другой форме, например, через Интернет или другие проводные или беспроводные системы связи.The computer program may be stored / distributed on a suitable medium, such as an optical data medium or a semiconductor medium, provided with or as part of other hardware, but may also be distributed in another form, for example, via the Internet or other wired or wireless communication systems.

Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничение объема.Any reference position in the claims should not be construed as limiting the scope.

Изобретение имеет отношение к устройству обнаружения для обнаружения фотонов. Блок обнаружения формирует импульсы сигналов обнаружения, имеющие высоту импульса сигнала обнаружения, являющуюся показателем энергии обнаруженных фотонов, причем блок формирования значений обнаружения формирует значения обнаружения с разложением на энергетические составляющие в зависимости от импульсов сигналов обнаружения. Блок формирования импульсов сигналов формирует импульсы искусственных сигналов, имеющие предопределенную высоту импульса искусственного сигнала и предопределенную сформированную частоту. Блок формирования значений обнаружения определяет наблюдаемую частоту, представляющую собой частоту импульсов искусственных сигналов, имеющих высоту импульса искусственного сигнала, которая больше предопределенного порога, наблюдаемых посредством блока формирования значений обнаружения, и определяет смещение импульсов сигналов обнаружения в зависимости от определенной наблюдаемой частоты. Это позволяет надежно определять смещение импульсов сигналов обнаружения, которое может использоваться для коррекции окончательно сформированных значений обнаружения.The invention relates to a detection device for detecting photons. The detection unit generates pulses of detection signals having a pulse height of the detection signal, which is an indicator of the energy of the detected photons, and the unit for generating detection values generates detection values decomposed into energy components depending on the pulses of the detection signals. The signal pulse generating unit generates artificial signal pulses having a predetermined pulse height of the artificial signal and a predetermined generated frequency. The detection value generating unit determines the observed frequency, which is the frequency of the artificial signal pulses having an artificial signal pulse height that is greater than the predetermined threshold observed by the detection value generating unit, and determines the offset of the detection signal pulses depending on the specific observed frequency. This allows you to reliably determine the offset of the pulses of the detection signals, which can be used to correct the finally generated detection values.

Claims (13)

1. Устройство обнаружения для обнаружения фотонов, причем устройство (6) обнаружения содержит:
блок (14) обнаружения для обнаружения фотонов, причем блок (14) обнаружения выполнен с возможностью формировать импульсы сигналов обнаружения, имеющие высоту импульса сигнала обнаружения, являющуюся показателем энергии соответствующего обнаруженного фотона (13),
блок (16) формирования значений обнаружения для формирования значений обнаружения с разложением на энергетические составляющие в зависимости от импульсов сигналов обнаружения,
блок (15) формирования импульсов сигналов для формирования импульсов искусственных сигналов, имеющих предопределенную высоту импульса искусственного сигнала и предопределенную сформированную частоту, и для выдачи сформированных импульсов искусственных сигналов блоку (16) формирования значений обнаружения,
отличающееся тем, что блок (16) формирования значений обнаружения выполнен с возможностью а) принимать импульсы искусственных сигналов, b) определять наблюдаемую частоту, представляющую собой частоту принятых импульсов искусственных сигналов, имеющих высоту импульса искусственного сигнала, которая больше предопределенного первого порога, причем предопределенный первый порог больше предопределенной высоты импульса искусственного сигнала, и с) определять смещение импульсов сигналов обнаружения в зависимости от определенной наблюдаемой частоты импульсов искусственных сигналов.1. A detection device for detecting photons, wherein the detection device (6) comprises:
a detection unit (14) for detecting photons, wherein the detection unit (14) is configured to generate pulses of detection signals having a pulse height of the detection signal, which is an indicator of the energy of the corresponding detected photon (13),
block (16) for generating detection values for generating detection values with decomposition into energy components depending on the pulses of the detection signals,
a signal pulse generating unit (15) for generating artificial signal pulses having a predetermined artificial signal pulse height and a predetermined generated frequency, and for generating generated artificial signal pulses to the detection value generating unit (16),
characterized in that the detection value generating unit (16) is configured to: a) receive pulses of artificial signals, b) determine the observed frequency, which is the frequency of the received pulses of artificial signals having a pulse height of the artificial signal that is greater than a predetermined first threshold, with a predetermined first the threshold is greater than the predetermined height of the pulse of the artificial signal, and c) determine the shift of the pulses of the detection signals depending on the specific observed th frequency artificial signal pulses. 2. Устройство обнаружения по п. 1, в котором высоты импульсов сигналов обнаружения меньше предопределенной максимальной высоты импульса сигнала обнаружения, и причем предопределенный первый порог больше максимальной высоты импульса сигнала обнаружения.2. The detection device according to claim 1, in which the height of the pulses of the detection signals is less than a predetermined maximum pulse height of the detection signal, and wherein the predetermined first threshold is greater than the maximum pulse height of the detection signal. 3. Устройство обнаружения по п. 1, в котором блок (16) формирования значений обнаружения содержит соответствия между наблюдаемыми частотами и смещениями, причем блок формирования значений обнаружения выполнен с возможностью определять смещение на основе соответствий и фактической наблюдаемой частоты.3. The detection device according to claim 1, in which the detection value generating unit (16) comprises correspondences between the observed frequencies and offsets, the detection value generating unit being configured to determine an offset based on the correspondence and the actual observed frequency. 4. Устройство обнаружения по п. 1, в котором блок (16) формирования значений обнаружения выполнен с возможностью:
- обеспечивать модель, моделирующую наблюдаемую частоту как произведение а) сформированной частоты импульсов искусственных сигналов и b) вероятности шума, определяющей вероятность того, что шум в импульсах искусственных сигналах больше предопределенного первого порога минус сформированная искусственная высота импульса и минус смещение,
- модифицировать смещение, которое должно быть определено, чтобы отклонения между смоделированной наблюдаемой частотой и фактической наблюдаемой частотой уменьшались, и тем самым определять смещение.4. The detection device according to claim 1, in which the unit (16) for generating detection values is configured to:
- provide a model simulating the observed frequency as a product of a) the generated frequency of the pulses of the artificial signals and b) the probability of noise, which determines the probability that the noise in the pulses of the artificial signals is greater than the predetermined first threshold minus the generated artificial pulse height and minus the offset,
- modify the offset, which must be determined so that the deviations between the simulated observed frequency and the actual observed frequency are reduced, and thereby determine the offset. 5. Устройство обнаружения по п. 1, в котором блок (16) формирования значений обнаружения выполнен с возможностью формировать значения обнаружения с разложением на энергетические составляющие посредством сравнения импульсов сигналов обнаружения с порогами высоты импульса сигнала обнаружения, задающими энергетические диапазоны, чтобы распределить импульсы сигналов обнаружения по энергетическим диапазонам, и корректировать распределение импульсов сигналов обнаружения на основе смещения, тем самым формируя для каждого энергетического диапазона скорректированное значение обнаружения, являющееся показателем частоты импульсов сигналов обнаружения соответствующего энергетического диапазона.5. The detection device according to claim 1, in which the detection value generating unit (16) is configured to generate detection values decomposed into energy components by comparing the pulses of the detection signals with thresholds of the height of the pulse of the detection signal defining energy ranges to distribute the pulses of the detection signals over the energy ranges, and adjust the distribution of the pulses of the detection signals based on the bias, thereby forming for each energy range adjusted detection value, which is an indicator of the pulse frequency of the detection signals of the corresponding energy range. 6. Устройство обнаружения по п. 5, в котором блок (16) формирования значений обнаружения выполнен с возможностью определять чувствительность частоты импульсов сигнала обнаружения, присвоенных первому энергетическому диапазону из упомянутых энергетических диапазонов, к смещению и корректировать частоту импульсов сигнала обнаружения, присвоенных первому энергетическому диапазону, на основе смещения и определенной чувствительности.6. The detection device according to claim 5, in which the detection value generating unit (16) is configured to determine the sensitivity of the frequency of the pulses of the detection signal assigned to the first energy range from the mentioned energy ranges to the bias and to adjust the frequency of the pulses of the detection signal assigned to the first energy range based on bias and specific sensitivity. 7. Устройство обнаружения по п. 6, в котором первый энергетический диапазон задан двумя порогами импульса сигнала обнаружения, первым порогом сигнала обнаружения и вторым порогом сигнала обнаружения, причем блок (16) формирования значений обнаружения выполнен с возможностью:
- определять частоту импульсов сигналов обнаружения энергетического диапазона как разность между а) первой частотой, представляющей собой частоту импульсов сигналов обнаружения, имеющих высоты импульсов сигналов обнаружения, которые больше первого порога сигнала обнаружения и b) второй частотой, представляющей собой частоту импульсов сигналов обнаружения, имеющих высоты импульсов сигналов обнаружения, которые больше второго порога сигнала обнаружения,
- определять третью частоту, представляющую собой частоту импульсов сигналов обнаружения, имеющих высоту импульса сигналов обнаружения, которая больше первого порога сигнала для чувствительности, который меньше первого порога сигнала обнаружения,
- определять четвертую частоту, представляющую собой частоту импульсов сигналов обнаружения, имеющих высоты импульсов сигнала обнаружения, которые больше второго порога сигнала для чувствительности, который меньше второго порога сигнала обнаружения,
- определять чувствительность частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных первому энергетическому диапазону, к смещению в зависимости от разности между первой и третьей частотой и разности между второй и четвертой частотой.7. The detection device according to claim 6, in which the first energy range is defined by two thresholds of the pulse of the detection signal, the first threshold of the detection signal and the second threshold of the detection signal, wherein the detection value generating unit (16) is configured to:
- determine the frequency of the pulses of the detection signals of the energy range as the difference between a) a first frequency representing the frequency of the pulses of the detection signals having heights of the pulses of the detection signals that are greater than the first threshold of the detection signal and b) a second frequency representing the frequency of the pulses of the detection signals having heights pulses of detection signals that are greater than the second threshold of the detection signal,
- determine the third frequency, which is the frequency of the pulses of the detection signals having a pulse height of the detection signals that is greater than the first threshold of the signal for sensitivity, which is less than the first threshold of the detection signal,
- determine the fourth frequency, which is the frequency of the pulses of the detection signals having heights of the pulses of the detection signal that are greater than the second threshold of the signal for sensitivity, which is less than the second threshold of the detection signal,
- determine the sensitivity of the frequency of the pulses of the detection signals assigned to the first energy range to bias depending on the difference between the first and third frequency and the difference between the second and fourth frequency. 8. Устройство обнаружения по п. 6, в котором блок (16) формирования значений обнаружения выполнен с возможностью определять чувствительность частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных соответствующему энергетическому диапазону из энергетических диапазонов, к смещению на основе среднего значения а) отношения частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных соответствующему энергетическому диапазону, к ширине соответствующего энергетического диапазона и b) отношения частоты импульсов сигналов обнаружения, присвоенных смежному энергетическому диапазону, к ширине смежного энергетического диапазона.8. The detection device according to claim 6, in which the detection value generating unit (16) is configured to determine the sensitivity of the frequency of the pulses of the detection signals assigned to the corresponding energy range from the energy ranges to the bias based on the average value a) the ratio of the frequency of the pulses of the detection signals, assigned to the corresponding energy range to the width of the corresponding energy range and b) the ratio of the pulse frequency of the detection signals assigned to the adjacent th energy band, the width adjacent to the energy band. 9. Устройство формирования изображений для формирования изображения объекта, причем устройство (12) формирования изображений содержит:
- источник (2) фотонов для формирования фотонов, имеющих разные энергии для прохождения через объект,
- устройство (6) обнаружения для обнаружения фотонов, прошедших через объект, и для формирования значений обнаружения с разложением на энергетические составляющие по п. 1.9. An image forming apparatus for image forming an object, the image forming apparatus (12) comprising:
- source (2) of photons for the formation of photons having different energies for passing through an object,
- a detection device (6) for detecting photons transmitted through an object, and for generating detection values with decomposition into energy components according to claim 1. 10. Устройство формирования изображений по п. 9, причем устройство (12) формирования изображений дополнительно содержит блок (9) управления для управления источником (2) фотонов и устройством (6) обнаружения, причем источником (2) фотонов и устройством (6) обнаружения управляют таким образом, что импульсы искусственных сигналов формируются и принимаются блоком формирования значений обнаружения, когда блок обнаружения не обнаруживает фотоны.10. The image forming apparatus according to claim 9, wherein the image forming apparatus (12) further comprises a control unit (9) for controlling the photon source (2) and the detection device (6), wherein the photon source (2) and the detection device (6) are controlled in such a way that pulses of artificial signals are generated and received by the detection value generating unit when the detection unit does not detect photons. 11. Устройство формирования изображений по п. 9, причем устройство (12) формирования изображений дополнительно содержит блок (10) воссоздания для воссоздания изображения объекта на основе значений обнаружения с разложением на энергетические составляющие и смещения.11. An image forming apparatus according to claim 9, wherein the image forming apparatus (12) further comprises a recreation unit (10) for reconstructing an image of an object based on detection values with decomposition into energy components and displacements. 12. Способ обнаружения для обнаружения фотонов, причем способ обнаружения содержит этапы, на которых:
- обнаруживают фотоны блоком обнаружения, причем формируются импульсы сигналов обнаружения, имеющие высоту импульса сигнала обнаружения, являющуюся показателем энергии соответствующего обнаруженного фотона,
- формируют значения обнаружения с разложением на энергетические составляющие в зависимости от импульсов сигналов обнаружения посредством блока формирования значений обнаружения,
- формируют импульсы искусственных сигналов, имеющие предопределенную высоту импульса искусственного сигнала и предопределенную сформированную частоту, посредством блока формирования импульсов сигналов и выдают сформированные импульсы искусственных сигналов блоку формирования значений обнаружения,
отличающийся тем, что блок формирования значений обнаружения а) принимает импульсы искусственных сигналов, b) определяет наблюдаемую частоту, представляющую собой частоту принятых импульсов искусственных сигналов, имеющих высоту импульса искусственного сигнала, которая больше предопределенного первого порога, причем предопределенный первый порог больше предопределенной высоты импульса искусственного сигнала, и с) определяет смещение импульсов сигналов обнаружения в зависимости от определенной наблюдаемой частоты импульсов искусственных сигналов.12. A detection method for detecting photons, the detection method comprising the steps of:
- detect the photons by the detection unit, and the pulses of the detection signals are generated having a pulse height of the detection signal, which is an indicator of the energy of the corresponding detected photon,
- generate detection values with decomposition into energy components depending on the pulses of the detection signals by means of a unit for generating detection values,
- generate pulses of artificial signals having a predetermined pulse height of the artificial signal and a predetermined generated frequency by means of a signal pulse generating unit and generating generated artificial signal pulses to the detection value generating unit,
characterized in that the detection value generating unit a) receives the pulses of artificial signals, b) determines the observed frequency, which is the frequency of the received pulses of artificial signals having a pulse height of the artificial signal that is greater than a predetermined first threshold, and the predetermined first threshold is greater than the predetermined height of the artificial pulse signal, and c) determines the offset of the pulses of the detection signals depending on the specific observed pulse frequency of the tween signals. 13. Способ формирования изображений для формирования изображения объекта, причем способ формирования изображений содержит этапы, на которых:
- формируют фотоны, имеющие разные энергии, для прохождения через объект посредством источника фотонов,
- обнаруживают фотоны для формирования значений обнаружения с разложением на энергетические составляющие и определяют смещение по п. 12. 13. An image forming method for forming an image of an object, the image forming method comprising the steps of:
- form photons having different energies for passing through an object through a photon source,
- detect photons to form detection values with decomposition into energy components and determine the offset according to claim 12.
RU2014120971/28A 2011-10-26 2012-10-05 Radiographic apparatus for detecting photons with correction of shift RU2593783C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161551465P 2011-10-26 2011-10-26
US61/551,465 2011-10-26
PCT/IB2012/055362 WO2013061186A1 (en) 2011-10-26 2012-10-05 Radiographic apparatus for detecting photons with offset correction

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014120971A RU2014120971A (en) 2015-12-10
RU2593783C2 true RU2593783C2 (en) 2016-08-10

Family

ID=47324212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014120971/28A RU2593783C2 (en) 2011-10-26 2012-10-05 Radiographic apparatus for detecting photons with correction of shift

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9405018B2 (en)
EP (1) EP2748594B1 (en)
JP (1) JP6076363B2 (en)
CN (1) CN103890571B (en)
BR (1) BR112014009704A2 (en)
RU (1) RU2593783C2 (en)
WO (1) WO2013061186A1 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2929372B1 (en) * 2012-12-04 2020-05-27 Koninklijke Philips N.V. Method and apparatus for image correction of x-ray image information
JP6305692B2 (en) * 2013-05-28 2018-04-04 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 X-ray diagnostic equipment
KR101635980B1 (en) * 2013-12-30 2016-07-05 삼성전자주식회사 Radiation detector and computer tomography apparatus thereof
KR102266123B1 (en) * 2014-11-10 2021-06-16 프리스매틱 센서즈 에이비 X-ray imaging based on image data from a photon-counting multi bin x-ray detector
JP6709787B2 (en) 2014-12-16 2020-06-17 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． Processing unit, X-ray inspection apparatus, determination method, program element, and storage medium
US10539691B2 (en) 2015-06-10 2020-01-21 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. Detector for X-ray fluorescence
EP3365706B1 (en) * 2015-10-20 2023-12-06 Koninklijke Philips N.V. Polarization correction for direct conversion x-ray detectors
JP6853652B2 (en) * 2016-11-07 2021-03-31 キヤノン株式会社 Radiation imaging device, radiation imaging system, drive method and program of radiation imaging device
WO2019064360A1 (en) * 2017-09-27 2019-04-04 株式会社島津製作所 X-ray spectroscopic analysis device and chemical state analysis device using said x-ray spectroscopic analysis device
EP4115210A4 (en) * 2020-03-02 2024-01-24 Prismatic Sensors AB Spectral pileup correction for photon-counting x-ray detectors

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4058728A (en) * 1976-05-27 1977-11-15 Wisconsin Alumni Research Foundation Correction of data loss in gamma ray scintillation cameras
US5160844A (en) * 1990-10-24 1992-11-03 Schlumberger Technology Corporation Gain stabilized neutron detector
RU2267140C2 (en) * 2001-07-20 2005-12-27 Кэнберра Харуэлл Лтд. Monitor of radio-activity of the environment

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2626432B1 (en) 1988-01-25 1995-10-13 Commissariat Energie Atomique X-RAY TOMOGRAPHY APPARATUS
WO2000065825A1 (en) 1999-04-26 2000-11-02 Simage Oy Self triggered imaging device for imaging radiation
CN101080653B (en) * 2004-12-17 2012-02-29 皇家飞利浦电子股份有限公司 X ray photographic equipment, method and computerized tomography
US7302039B2 (en) * 2005-02-24 2007-11-27 Canon Kabushiki Kaisha Radiography apparatus, radiography system, and control method thereof
JP4739060B2 (en) * 2005-02-24 2011-08-03 キヤノン株式会社 Radiation imaging apparatus, radiation imaging system, and control method thereof
CN100582758C (en) * 2005-11-03 2010-01-20 清华大学 Method and apparatus for recognizing materials by using fast neutrons and continuous energy spectrum X rays
EP2070313B1 (en) 2006-09-25 2012-05-02 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Compensation of leakage current and residual signals for integrating detector based on direct x-ray conversion
CN201191225Y (en) * 2008-05-06 2009-02-04 中国科学院上海光学精密机械研究所 Weak pulse optical signal detection device
US20110060566A1 (en) * 2008-05-21 2011-03-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method and apparatus for scatter correction
JP5460103B2 (en) 2009-03-31 2014-04-02 キヤノン株式会社 Radiation imaging apparatus and dark current correction method thereof
US8384038B2 (en) 2009-06-24 2013-02-26 General Electric Company Readout electronics for photon counting and energy discriminating detectors

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4058728A (en) * 1976-05-27 1977-11-15 Wisconsin Alumni Research Foundation Correction of data loss in gamma ray scintillation cameras
US5160844A (en) * 1990-10-24 1992-11-03 Schlumberger Technology Corporation Gain stabilized neutron detector
RU2267140C2 (en) * 2001-07-20 2005-12-27 Кэнберра Харуэлл Лтд. Monitor of radio-activity of the environment

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014120971A (en) 2015-12-10
JP2015502520A (en) 2015-01-22
US9405018B2 (en) 2016-08-02
EP2748594A1 (en) 2014-07-02
WO2013061186A1 (en) 2013-05-02
BR112014009704A2 (en) 2017-05-09
EP2748594B1 (en) 2016-06-08
CN103890571B (en) 2017-07-14
CN103890571A (en) 2014-06-25
JP6076363B2 (en) 2017-02-08
US20140328464A1 (en) 2014-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2593783C2 (en) Radiographic apparatus for detecting photons with correction of shift
RU2414724C2 (en) Method and apparatus for spectral computer tomography
RU2595803C2 (en) Detection apparatus for detecting photons taking pile-up events into account
CN106574978B (en) X-ray filming apparatus
US9836859B2 (en) Wide X-ray spectrum photon counting computed tomography
CN101416073B (en) Dynamic optimization of the signal-to-noise ratio of dual-energy attenuation data for reconstructing images
JP6495450B2 (en) X-ray imaging based on image data from a photon counting multi-bin X-ray detector
JP7179009B2 (en) X-ray detection system based on photon counting
EP2867701B1 (en) Digital positron emission tomography (dpet) energy calibration method
US10557806B2 (en) CT system and CT method
EP2156218A2 (en) Spectral photon counting detector
US9872661B2 (en) X-ray CT apparatus, and image processing apparatus
CN104220899A (en) Conventional imaging with imaging system having photon counting detectors
JP6708561B2 (en) Radiation signal processing method, signal processing apparatus for performing the method, computer program, and computer-readable medium storing the program
CN115427838A (en) Spectral pile-up correction for photon counting X-ray detectors
JP2022113115A (en) Beam hardening calibration method, x-ray ct apparatus and beam hardening calibration program
EP3819675A1 (en) Imaging of photon-counting ct system
US11300696B2 (en) Radiation imaging device and photon counting type detector calibration method
CN117355865A (en) Determining confidence indications for deep-learning image reconstruction in computed tomography

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171006